改进的液晶可调谐滤光片设计方法 改进的液晶可调谐滤光片设计方法

为了实现程序可调的可见光谱连续可调滤光,对多级液晶(LC)可调谐滤光片的设计方法进行改进,并对设计结果进行软件模拟与实验.改进后的设计方法是通过分析每一级滤光片需要的双折射光程差以及液晶盒的双折射光程差调节能力,从而确定各级滤光片所采用的石英片与液晶盒的参数.使用这种方法设计了6级可调谐滤光片并进行模拟分析,模拟结果证明,该滤光片系统可以在400～700 nm波段进行调谐,通带半高宽(FWHM)最小可达8 nm,实现了宽谱段窄带滤光.实际制作了6级液晶可调谐滤光片,对滤光片进行了测试,测试结果表明性能指标达到了设计要求.     

用于液晶光阀的CdS-CdSe光电导薄膜

为得到高灵敏度的光传感器,研究了真空蒸发的CdS和CdSe双层光电导薄膜掺杂Cu和Cl对光电性质的影响.研究发现,适当选择Cu和Cl的掺杂比,可以使光电导薄膜的暗电导显著减少而光电导显著增加.这种掺杂光电导薄膜的响应时间约为5～10 ms,而对非掺杂薄膜的响应时间大于100ms.这种光电导薄膜已被成功地应用于大屏幕显示和光信息处理的可见光液晶光阀,并制成了红外液晶光阀,以用于可见光-红外光动态图像转换系统.     

超高压汞灯配光曲线的自动测量

为了准确获得超高压汞灯配光曲线数据，通过分析光源尺寸以及光源与探测器距离对测量结
果的影响，利用计算机接口技术和光电转换技术构建一套自动测量装置对超高压汞灯的配光曲线进行自动
测量。利用程序延时以及软件滤波消除超高压汞灯驱动电流、电压、测量装置机械振动对测量结果的影响
，从而提高了测量数据的准确性和稳定性。装置测量所得数据不仅可以满足投影系统仿真对配光曲线精度
的要求，而且可以为超高压汞灯的泡壁和电极设计提供参考。     

“VR/AR显示技术及应用”专题前言

<正>虚拟现实（VR）与增强现实（AR）近眼显示技术是下一代新型显示技术,同时也是元宇宙的重要基础设施和入口,是继计算机、移动终端后的下一个平台级技术。轻薄化是VR/AR光学的发展趋势,也是决定未来近眼显示产品形态至关重要的因素。目前VR/AR显示光学系统涉及微型显示图像源技术,包括LCD、OLED、LCoS、DLP、MicroLED、LBS等;VR光学系统包括非球面方案、菲涅耳方案和折反射超薄透镜方案等;AR光学系统包括光学自由曲面方案、几何阵列波导方案、浮雕光栅波导方案、全息波导方案及液晶全息波导方案等。     

背投影显示系统及双重功能屏幕设计与研究

为了实现背投影显示系统的超薄化,介绍一种新的背投影显示系统和双重功能屏幕的设计方案,利用屏幕对不同入射角的入射光线进行选择,采用高折射率的有机材料构成三棱柱屏幕微结构,设计出厚度为20cm的40寸背投影显示系统的结构.并对所设计的系统在ASAP中进行了模拟,得出了屏幕图像畸变、均匀性和像面光照度分布等性能指标,得到令人满意的结果.最后提出了改进方向.     

用于液晶投影显示的薄膜偏振分束器

为提高液晶投影机的光能利用率和图像对比度,设计了一种宽角度宽波长的光学薄膜偏振分束器（PBS）.采用多种薄膜材料产生多个Brewster角,通过优化膜层数目和膜层厚度,获得了宽角度宽波长的PBS.以SF57和SF2玻璃作为棱镜材料,采用TiO2、Ta2O5、Al2O3、SiO2作为薄膜材料,基于上述原理采用全自动的Needle设计方法,设计了4种典型膜系,优化后的膜层数目为50～60层,空气中的光束孔径角达到±10.5°,达到的技术指标为：对于P偏振光,在420～460nm和460～680 nm波长范围内,积分透射率分别达到88.0%和93.4%;而对于S偏振光,在420～680nm波长范围内,积分透射率为0.095%.该PBS应用于F/2.8的光学系统中,能够显著提高整个系统的性能.     

用Zernike自由曲面设计弯曲屏幕超薄投影系统

基于非球面离轴反射式投影系统,提出了采用Zernike自由曲面取代非球面进一步优化系统结构的设计方法,并利用Zernike多项式与Seidel像差之间的关系,优化系统的成像性能.设计采用一片Zernike自由曲面取代四片非球面系统中的一片非球面,使投影系统的厚度从24cm减为20cm,边缘视场的调制传递函数（MTF）在50lp/mm时由45％提高到57％,中心视场及0.7视场的MTF由60％提高到了70％,两系统畸变均小于3％,且由于采用柱面弯曲屏幕设计,场曲均在18mm以下.研究结果表明,应用Zernike自由曲面设计投影系统不仅可以提高光学系统的性能,而且可以实现更加超薄的系统结构.     

半透膜阵列式平板显示设计

微型化、轻型化的穿透式平板显示是近年来穿透式头盔显示的主要发展方向.本文针对传统的45°倾角半透膜阵列式平板显示的鬼像产生问题进行分析,提出了一种改进型的平板显示结构.通过减小膜层倾角,不仅使得各视场光线在波导中的倾角增加从而保证出瞳扩展,而且改变了产生鬼像光线的传播路径.同时,采用有膜层和无膜层的双层波导结构以及特定的尺寸限制,有效地约束鬼像产生的条件.根据分析计算,设计了一种膜层倾角为24°的系统结构,实现了水平和垂直方向的二维扩展,以及20°水平视场和13.4°垂直视场的显示输出.     

立体视觉测量系统的空间分辨力和结构参数设置

立体视觉测量系统的空间分辨力随着物体的空间位置和移动方向的变化而变化,系统的空间分辨力高低在很大程度上会影响整个系统的测量精度。本文根据立体视觉测量系统的成像公式,对整个系统观察范围内的所有空间点的空间分辨力进行了详细分析与计算。结果表明,两个 CCD夹角在 80°~100°时系统的空间分辨力最高,并且 X方向的空间分辨力整体上高于 Y方向, Z方向的空间分辨力变化相对较小,最终的实验结果和仿真结果相吻合,根据系统空间分辨力的分布规律,本文制定出了制出了空间分辨力最优的立体视觉系统的参数设置方案。     

具有低偏振像差的偏振分色合色系统

提出了一种具有低偏振像差的偏振分色合色系统的设计方法。通过优化设计得到的结果为:短波通膜透射曲线的S、P偏振分离为1.9nm,长波通膜透射曲线的S、P偏振分离为0.8nm;短波通膜和长波通膜合成的S、P偏振位相差在整个工作波长420~680nm为小于29°且大于-10°,相比常规的偏振分色合色系统,偏振像差得到了显著改善。