（光学工程专业论文）透射型菲涅尔散射屏成像质量研究.pdf

浙江太学硕士论文兰辇 薹l 。l 耋蕈薹妻霉嘣凛嘘涛翻砩峡了。 十聋二 ! ；j i i ! j s 自l i * 薹耐大羹 薹 帚丑霁融窭萋翼囊型m 兰；d s i ! 目； 薹 罩珥；i i ；_ 2 i 攀鎏省旱：眷| ；i 2 酶 萋 驯妻更占型嚣哥矿天! j ；j ! l l 。i ；j 驯雾! i l l ；g j 高￥l l ；i i 目 幕岔羹 雾 簪窘i i i ? j l ；耋i i 0 ”j 嘲皑强专蓍 薹 萋搜影屏童始邮鼓私 蓑| t l 妻呈雾谱鬟耍荠誊善鐾 陪饿馐霎墼裔蓍罂是芬鬃型驾霾， 譬i ，立立 “i ；自f 童! ；童曼毒j 翼 # i ，耋善氍垂l 錾淳；兰霞藿 l l 二j 堇i 苜f ；受毫；i 廷| 尹矗e f i 建i ；? i l 崩 l g l 冀i i i i j 二；i 鸯j 薹：事? 圣襄薹l ! 錾霎宝薹；蓑，l 爹，雩；雾蠡挈暑疆彗幕喜；重l i 毳l 羹室毒霎童砉l 毒菲攀；曩主警茎簪蓦! 笔捧蓼：一耄三；鞘，；i ； ! ! i j 喾 ： 蔫；蠡；| i 相| 辜；j _ 差i 毒i 墓涵囊g 疆塑呈 二 笋；! j i i 鸶囊薹i ! j l 巷| g g g 目t 训l ，i i g 自i i i ；i ! ；拶i s 乳i l l | | ；0 7 ；i i ! ；i 经 i l “! 譬 _ i 。 * 垂耄i ：i j j | 釜蠹蠹! 噩垂挚甚葶曼 塞 矗霍壁髻毳 毫；g j l ；i ￥髦；i l 孙| i | i j ；- ； 器j 誊二i l i | l i l ；雾套i i 薹i 至l ；薹i i ! 霎篓i ? i ? 自l l 鋈 i ! ；id 爨篓! l i l ； ! | 囊彰，t 鬻孵鬟琴曩咩差涮羹i 器鋈；?雾一奏；? j ? * 瞳i 佴 露| 芋皂蠹 i 冀i 美i ；s 曼l 薹；量耋耋$ i 薹曼塞鐾港 簇 浙江大学硕士论文 s c a t t e r e dp a n i c l e sa n dp l a t i n gf i l mo nt h ef a c e t so f 仔e s n e l l e n s t h eo m e rp a r ti sh o w t or e d u c i n gm o i r ep a t t e m so fr e a rp r o j e c t i o ns c r e e n a tt h ee n do ft h i st h e s i s ，t h ew h o l ew o “( i ss u m m a r i z e da n dt h ef u t u r er e s e a r c h d i r e c t i o ni sg i v e n k e yw o r d s ：p r o j e c t i o nd i s p l a y ，r e a rp r o j e c t i o nf r e s n e ls c r e e n ，e v a l u a t i o nm e t h o d ， v i e wa n g l e ，g a i n ，m o i r ep a t t 一孤i 豪霪 | 浙江大学硕士论文 第一章绪论 视觉是人们认识世界的主要手段，人类从外界获取的信息近8 0 来自于视觉 反应。随着信息时代的到来，信息鹪嘻萄矬鬻鲁催哺。霸搓嚣暂鎏骂垂晶答寿鏊 “驯引8 爨稚菲墅见鞠。羔竿牟j 瓤氍i ：6 = ；墓剿州型二刊钮押望辎羟露疆弭塑需 髓鞠誊攥 气，每霸鳓蟹誊薪葡谢垂爱鎏菲蔼桀繇；羚譬彰跨褂季 耀磊剖罄j 两* 匏鳕，影省裂剥。文鬈氡掰藉i 瓠三 次反射造成的。这个是透射 型菲涅尔散射屏主要的杂光来源，当杂光比较大的时候。就会形成人们俗称为“鬼 影( g h o s ti m a g e ) ”的效应。 下面来分析菲涅尔散射屏幕的这种鬼影效应。首先，由于菲涅尔透镜的功能 面槽角从中央到边缘逐渐变大，光线越入射到屏幕边缘越容易产生反射，这样很 容易产生人们俗称为“鬼像( g h o s ti m a g e ) ”的效应。原理如图2 2 所示。入 射光束从菲涅尔透镜背面入射至菲涅尔透镜功能面，出射形成准直光线。但是在 菲涅尔透镜功能面上也会有部分光线发生反射，在透镜内部经过几次反射后从菲 涅尔透镜的功能面出射，产生另外一个图像，这个图像就被人们称为“鬼像”。 图2 2 “鬼像”效应示意图 不同的菲涅尔散射屏的设计会使得产生的“鬼像”的强度各不相同，有些菲 涅尔散射屏可以将“鬼像”降低到人眼辨识不出的程度，因此，“鬼像”强弱的 程度也被我们选择成为评价屏幕好坏的标准。 目前在实验室中测量杂散光的最常用的方法就是黑斑法【8 l d 在黑斑法测量 中，目标物是一杂光系数 x 浙江大学硕上论文 光撼 l 投澎镜 心h 瓣 i j 图1 1 投影显示器示意图一一其中黄色的部分表示投影机的部分【4 1 1 1 光源 擞 w 稚 一般人看来，投影机中的光源没有什么需要深究的地方，只要光源的亮度足 够亮，能够清晰地在背投屏幕上成像就可以了，但是实际情况并不如想象中这么 简单。投影机的光源必须要满足以下这些条件：为得到好的图像色彩还原能力， 光源的显色性要好，具有适合投影显示的发光光谱；光源必须足够小，能近似看 做点光源，光能利用率高，散热率低；光源寿命需要足够长，外围电路设备能做 到小型轻量p j 。 投影光源包括投影灯、反射镜和供电装置( 电子镇流器) 。把投影灯放置于 凹面反射镜内的焦点上时，投影灯射出的光线从凹面反射镜上反射，会聚于凹面 反射镜的另外一个焦点上。凹面反射镜与凸透镜类似都具有会聚光线的特性，用 在背投系统的光源中就是为了使光线会聚，从而使尽可能多的光线都传送到光学 引擎中，以提高光源光能的利用率【6 】。理想状态下也就是光源是点光源的情况下， 光线能够全部会聚在凹面反射镜的另 x 浙江大学硕士论文 光源寿命可达6 0 0 0 小时；借助稳定器产生的脉冲与光源之间的相互作用。能有 效稳定电极，并可抑制闪烁的发生【1 4 】。u h p 灯泡的优点是使吊剥甬晕i 丰酮 科睦鹫章需雾蠹璧姜曦疆薹剥：懂博螬弑莹甜强一j 鲤始列孽妻旨番硬j i 孙羹登萎 烈鞘f 蒂葡耐葡j 茑窭攀0 一j _ 。? 一t 0 j - 王三j 1 0 每j j 一毒毒銎 ；j i ； 董；l 妻 雩重至垂垂。手莫尔条纹是菲涅尔透镜和双凸微柱透镜相叠加而形成的，因此对于某一 个莫尔条纹圆环来说，其上每一点对应于菲涅尔透镜和双凸微柱透镜的m 、n 值 应该相差某个整数k ，即k = m n，这样就可以求出莫尔条纹圆环的表达 式为： ( y 嘉n ：叫：+ 茄 ( z _ 3 ) 表达式( 2 3 ) 中k 为整数。出于莫尔条纹圆环的点既位于菲涅尔透镜环带上， 也位于双凸微拄透镜柱面上，因此莫尔条纹圆环上的点同时满足( 2 一1 ) 、( 2 2 ) 、 ( 2 3 ) 这三个表达式。 由表) 这三个表达式。由表达式( 23)可知，莫尔条纹圆环是以yz平面上的点(土鲁，。)为圆心， x 浙江大学硕i + 论文 图11 0f d 型背投屏幕 图1 1 1f l d 型背投屏幕 4 ) b s 型( f r e s n e ll e n s l e n t i c u l a rl e n s e s l e n t i c u i a rl e n s e s - b i a c ks tr i d s ) b s 型背投屏幕是一种双层屏幕，双层屏幕比单层屏幕具有更好的亮度均匀性。 如图11 2 所示，b s 型背投屏幕是三种光学微结构的组合：菲涅尔透镜( f r e s n e l i e n s ) 、柱面镜( l e n t i c uj a ri e n s ) 、黑条纹( b i a c ks t r i p e ) 等光学部分【53 1 。屏幕靠近 投影机的一层在投影机一侧是菲涅尔透镜结构，其作用是将投影光变成平行光 饽”，靠近观众的那层屏幕是双凸微柱透镜结构，可以扩大水平方向的视角，而 观众侧的黑条纹结构则起吸收环境光的作用。b s 型屏幕垂直方向的视角通过掺 杂在双凸微柱透镜体内的散射粒子来控制，因此b s 型屏幕的水平方向和垂直方 向视角特性也不相同，水平方向视角较大。从理论上讲，投影光能在通过b s 型 背投影屏幕时，光能的损失仅仅是投影光能在入射面的反射和屏幕材料的吸收 5 5 】，因此屏幕屏幕具有高的亮度，丽由于屏幕有黑条纹吸收背景光，因此屏幕 又具有高的对比度，比较适合在明亮的环境下使用1 5 斟。同样，由于投影光在进 入柱面镜时均有同等的光学条件，它决定了光能分布的均匀性，从而有效地遏制 了亮斑效应【5 7 】。在使用三枪投影机的情况下，光学型背投影屏幕的双柱面结构 还起着消除彩色偏移( c o l o rs h i f l ) 的作用1 5 8 】。 浙江大学硕士论文 ；f ； ：彳= 二 入，免 一、 ，z ： 多琶 7o m s m d4 m 餐3o 2 田 lo 巍a 束羊# 自 l 芹由 图1 1 2b s 型背投屏幕 下面介绍两种新型的比较适合于高清晰度l c d 和d l p 投影用的屏幕，它们 不仅清晰度高，而且图像锐利。 如图1 1 3 所示为高对比度柱状镜头屏幕( u c s ，r u c s 屏幕) ，它也是一种 双层屏幕。投影机一侧是菲涅尔透镜结构，它会聚投影光线并以正确角度传送至 正面的u c s 立体透镜，u c s 立体透镜表面覆盖了一层黑色素层，可吸收环境光， 柱状的镜头能接收投影机的光线，并传送到观看者，而面对观看者的屏幕表面则 是平滑哑光的【5 ”。这种屏幕有极佳的亮度均匀性，适合近距离演示。 图11 3 u c s 型背投屏幕 而图1 1 4 所示的是另一种双层屏幕高对比度玻珠屏幕( b b 屏幕) 。这 种背投屏幕中菲涅尔透镜结构在远离投影光源的一侧，紧靠菲涅尔透镜结构的光 学结构是一层位于黑色材料膜内的细小玻璃珠。从菲涅尔透镜出射的光线经过玻 璃珠聚焦透射出屏幕到达观看者，而由于屏幕面向观众的一侧几乎全黑，背景光 浙江大学硕士论文 在照射到屏幕上后基本上都被屏幕黑色基底吸收，因此b b 屏幕具有相当高的对 比度【6 0 1 。 屏暮麓面圉 永平瓤睚 铡 餐 承乎和番重光蟪分布 _ _ - 呐_ 视角 图1 1 4b 8 型背投屏幕 这两种屏幕与普通屏幕相比有着非常明显的优点： 酾面分辨率高。 亮度高，增益较低。 视角宽，达1 8 0 度。 即使在环境光线充足情况下，也不需要降低投影机的对比度。 屏幕有相同的均匀度，屏幕的四角与中心位置都一样光亮，也不会产生“暗 角”及“亮点”现象。 1 2 2 菲涅尔散射屏的结构 b s 型背投屏幕是目自口应用最广泛的菲涅尔散射屏幕，也是本课题主要研究 的对象，下面着重介绍一下b s 型菲涅尔散射屏幕的结构。 前面已经说到8 s 型菲涅尔散射屏幕一般由两个部分组成：菲涅尔透镜 ( f r e s n e ll e n s ) 和柱面镜( l en l f c u i a rl e n s ) 。 菲涅尔透镜又称为螺纹透镜或者阶梯透镜，它是菲涅尔在1 9 1 9 年提出用于 灯塔照明系统中的。与传统的光学玻璃透镜相比，菲涅尔透镜具有重量轻、材料 来源丰富、成本低、制造方便、口径大、厚度薄等特点，因此现在越来越广泛地 1 9 浙江人学坝f j 论立 应用于各个行业的许多领域6 甜。但是，与传统的光学透镜相比，菲涅尔透镜的 成像质量普遍不如传统的光学透镜，尤其是大口径的菲涅尔透镜对于轴外点成像 的像差很大，因此，在对成像质量要求比较高的光学系统中，菲涅尔透镜还不能 替代传统的光学透镜，但是在菲涅尔散射屏系统中，菲涅尔透镜的光学性能已完 全能够满足需要。 用于制造菲涅尔透镜的材料通常是聚甲基丙烯酸甲酯( p m m a ) ，也称为有 机玻璃，这是一种抗擦伤性强、化学稳定性好的光学塑料6 3 1 。通常采用浇铸法、 注射成形法或者挤压成形法预先形成菲涅尔透镜的基板，然后对基板进行热压获 得菲涅尔透镜的结构，一般需要经过下料、套切、球面环的成形和抛光、胶合与 切割这四个步骤1 6 4 1 ，或者也可以在基板表面用紫外线固化树脂形成菲涅尔透镜 的结构。 菲涅尔透镜可类似看做一个凸透镜，如图1 1 5 所示，左侧是个传统的凸 透镜，凸透镜起作用的实际只有它的曲面部分，保留了透镜表面的原有曲率，去 除了中间的多余介质，并将有效的镜头曲面部分拉直，就形成了菲涅尔透镜结构， 如图1 1 5 右侧所示，这样做可以大大减小透镜的重量和体积。从菲涅尔透镜的 成因我们就可以知道，菲涅尔透镜一面是一系列的同心圆环，每个环带相当于一 个独立的折射面，使入射的平行光线可以会聚到一个共同的焦点，因此菲涅尔透 镜具有很好的消球差的特性。 厂、 图1 1 5 菲涅尔透镜原理图 双凸微柱透镜的制造材料与菲涅尔透镜类似，所不同的是双凸微柱透镜基底 材料中掺八了适量的散射粒子以利于扩大视角。如图1 1 6 所示为双凸微柱透镜 的微结构水平剖面图双凸微柱透镜通常以竖直方向作为长度方向形成，因此双 凸微柱透镜的表面光学结构只对水平方向上的视角起作用，竖直方向没有影响。 浙江人学烦l 论文 为了扩大菲涅尔散射屏幕竖直方向上的视角，只能通过在双凸微柱透镜内部掺杂 与基体材料折射率不同的散射粒子，使光线在竖直方向上对光进行漫射来提高竖 直方向t 的视角。由折射定律可知，散射粒子对于光线的散射作用其实是由于基 体材料与散射粒子之间存在折射率差而使光线发生的折射作用，基体材料和散射 粒子的折刺率差越大则折射作用越强，散射粒子也就越呈现出更强的散射作用 【6 6 1 。 图1 1 6 双凸微柱透镜原理吲 若投影方式为c r t 的三枪结构，双凸微柱透镜还能起到一个消除彩色偏移 的作用。在菲涅尔散射屏幕系统中，如果考虑色彩的因素，菲涅尔透镜一般可将 绿的投影光线准直为与屏幕表面垂直的平行光，而蓝色和红色的投影光线则与屏 幕法线方向存在一定的夹角。如果没有双凸微柱透镜，绿色的投影光可以沿着屏 幕表面的法线方向对称出射，但是红色和蓝色的光线则以非对称的形式射出，从 而使色彩随着观察方向变化，这种现象称为彩色偏移【6 7 】，它会降低成像的质量。 加上双凸微柱透镜后，如图1 1 6 中实线为绿色光线，虚线为红色光线，入射面 微凸透镜与出射面微凸透镜共轴，可以对倾斜入射的红色光线的出射角度进行校 正以使红光与绿光一样沿屏幕表面的法线方向对称出射，从而消除彩色偏移。 浙江人学坝l 论且： 另外，由于双凸微柱透镜光入射侧的微凸透镜的聚光作用限制了光出射侧的 透光部分，设计时将光出射侧微凸透镜不透光的一部分涂黑，既不影响光的出射， 又可以吸收环境光，减小环境光的漫射，提高图像的对比度。 当菲涅尔透镜和双凸微柱透镜配合使用时，由于菲涅尔透镜和双凸微柱透镜 都是周期性的微细结构，两者配合使用不可避免地出现莫尔条纹。选择合适的菲 涅尔透镜节距和双凸微柱透镜的节距比值可以大大减轻莫尔条纹的现象，一般菲 涅尔透镜的节距设计得比双凸微柱透镜的节距小。现在已知的可减轻莫尔条纹现 象的菲涅尔透镜节距和双凸微柱透镜节距的比值有0 1 5 0 5 0 1 5 4 5 或者01 7 6 0 0 1 8 1 【68 1 。 1 3 问题的提出 自上世纪九十年代以来，投影显示技术发展非常迅速。作为投影显示系统的 显示终端，投影屏幕的性能也有了很大的提高。 屏幕的重要参数是衡量屏幕成像质量优劣的重要依据。目前常用来衡量屏幕 的参数主要有：增益、半增益角、宽高比率、对比度、解析度( 分辨率) 、均匀 度。下面将对各项参数做一些简单介绍【6 9 l 。 1 ) 增益：增益是行业术语，主要是用来衡量屏幕表面透射光线的数量。实 际没有任何光通量的增加，只是对光线的重新分布，它主要用来测量屏前亮度的 相对值和不同屏幕材料的光学特性。在入射光角度一定、入射光通量不变的情况 下，屏幕某一方向上亮度与理想状态下的亮度之比，叫做该方向上的亮度系数， 把其中最大值称为屏幕的增益。屏幕的增益通常是测量垂直屏幕中心位置透射光 线的数量【7 0 】。屏幕的增益和屏幕的观察角度是一种反比关系，即增益越高，观 察视角就会越小，所以，应根据不同的应用场合和用途选择合适的投影屏幕，屏 幕并非增益越高越好】。 2 ) 半增益和半增益角：屏幕的半增益角度将直接影响到屏幕的观看效果。 为了确保亮丽完美的画面可以给更多的人从不同的角度进行欣赏，我们就对屏幕 的半增益视角提出了严格的要求。半增益是衡量屏幕亮度的一项重要指标。指屏 幕中心位置垂直屏幕方向观看时为屏幕的最亮点，当观看者偏离屏幕中轴方向观 浙江大学硕十论文 看，屏幕亮度降低为最高亮度一半时的增益【7 2 】。另外，屏幕的增益降为一半时 的观察角度一半增益角，也是衡量屏幕技术的一项重要指标73 1 。半增益角度越 大，我们所能清晰观看到屏幕上面的内容就越多，屏幕内容也就被更多的人从不 同的角度清晰而且完美的欣赏到。所有屏幕都为不同的应用环境设计，具有不 同的功能，根据使用环境正确选择屏幕的增益和半增益角度非常重要【7 4 】。 3 ) 幕的宽高比率：投影屏幕的宽高比率直接影响着画面的质量，只有投影 屏幕的宽高比率和投影机的自然分辨率、信号源的分辨率( 解析度) 完全适合的 时候，才会使显示画面更加精彩f 7 5 】。投影屏幕的宽高比率主要有以下几种： 4 ：3 ，主要为视频p c 图像，对角线o 8 = 宽度；1 6 ：9 ，主要为高清电视图 像( h d t v ) 和宽银幕电视信号图像；2 2 ：9 ，主要应用在宽银幕立体声影像显示 。 4 ) 屏幕的解析度( 分辨率) ：针对目前国际不同投影机类型，图像的解析度 主要根据投影机的类型( c r t 技术和l c d 、d l p 、d i l a 、l c o s 技术) 分为带 宽和像素【7 ”。像素指分辨率的高宽像素数相乘的结果，主要衡量l c d 、d l p 、 d i l a 、l c o s 技术的投影机【7 ，同时指投影机的真正分辨率。而带宽则是衡量 c r t 投影机每秒钟扫描的水平频率。菲涅尔散射屏幕因为菲涅尔透镜槽距和表 面双凸( 柱状) 透镜的节距纹路关系，直接影响着屏幕的分辨率f 7 9 】。而对于漫 反射背投硬幕、软幕和正投屏幕来说，没有了槽距和纹路的影响，分辨率非常高， 可以满足高分辨率画面的需求【8 0 】。 5 ) 屏幕的对比度：对比度对于画面的均匀性和解析度非常重要，主要指高 电平和低电平的比率，通俗的讲就是画面亮区和暗区的比1 8 1 】。高对比度的屏幕 对于画面的层次显示至关重要。 6 1 屏幕的均匀度：屏幕的均匀性不但表现在画面的质量上面，而且和投影 机的投影技术息息相关【8 2 】。好的均匀性能够保证屏幕水平方向、垂直方向从o 1 8 0 度观看时，画面亮度和色彩的一致性。屏幕表面材料的均匀性对投影机的画面均 匀性起到了良好的补充作用【8 3 l 。 虽然目前已经存在了很多用来评价屏幕的参数，但是这些参数除了屏幕的增 益、视角和宽高比率之外，屏幕的分辨率、亮度、对比度、均匀度这些参数都与 投影机的性能密切相关【“】，而且在测评的时候受周围环境和测评人本身的影响 浙江人学坝士论文 很大，很难从数值的大小直接比对出屏幕的好坏【85 1 。即使是屏幕的增益、视角 这些比较客观测评屏幕性能的参数，厂家在提供的时候通常都是通过一些仪器测 试出来的，需要用到很多的光学测试仪器，而且比较容易受到周围环境的影响 【8 6 】，我们使用怎样的方法才能简单而有效地评估出一个屏幕的成像质量呢? 而 且对于一个尚处于设计阶段的屏幕，我们希望能够预先推算出设计的屏幕的性能 好坏，这种情况下用什么参数来评价屏幕才最能够反映屏幕的优劣呢? 因此我们 想到，应该考虑一种简单的方法，它可以对一个尚处于设计阶段的屏幕进行测评， 能够给屏幕提供一些比较客观的测评参数，使我们比较直观、简便地分辨出所设 计的屏幕的好坏。 所以我们需要研究如何判断我们设计的屏幕性能好坏的方法。因此我们决定 编写个对屏幕进行测试的软件，使得我们输入设计的一些参数之后能够得到一 些评价屏幕的比较客观的参数，通过对比这些参数的大小就能直观地比较出屏幕 的好坏。 1 4 本课题的研究内容 本课题围绕透射型菲涅尔散射屏的成像质量而展开，首先介绍了目前常用的 背投显示系统的基本结构，分析介绍了目前常用的一些菲涅尔散射屏幕，之后将 课题的内容分成了三个部分： 第一部分是确定评价透射型菲涅尔散射屏幕成像质量的方法，就是选择哪些 参数能够准确而简便地判断出设计的屏幕成像质量好坏的问题，这一部分分成了 客观评价方法和主观评价方法两个方面，客观评价方法中选择了菲涅尔散射屏幕 所特有的参数增益、视角、杂散光效应和莫尔条纹以及通用的评价光学系统 成像质量的光学传递函数来评价成像质量，主观评价方法中则概括了测评方法的 整个流程。 第二部分是光学算法研究和软件实现部分，对应于第一部分的菲涅尔散射屏 幕成像质量评价方法，算法研究也分成两个方面主观评价方法的算法和客观 评价方法的算法。客观评价方法中使用了光线追迹的方式打印出了菲涅尔散射屏 幕前后的点列图并绘制出屏幕的增益图以评价屏幕的增益和视角，同时从定义出 发进行光学传递函数的评价。主观评价方法中使用了层次分析法对评价数据进行 浙江人学坝i 论文 分析。整个软件使用v c + + 和d e l p h i 语言编写。 第三部分分析了一些改进菲涅尔散射屏幕成像质量的方法。选择了三种方法 减薄屏幕厚度、在屏幕体中掺杂散射粒子和在菲涅尔透镜功能面镀膜减轻屏 幕的“鬼像效应”，通过选择合适的菲涅尔透镜环带宽度和双凸微柱透镜节距之 比减轻莫尔条纹现象。 文章最后总结了课题所做的工作，并指出了工作的不足之处和新的工作方 向。 目前应用最广泛的背投屏幕就是b s 型菲涅尔散射屏幕，因此本课题中先以 b s 型菲涅尔散射屏幕为基础分析，之后再类推到其它类型的背投屏幕。 参考文献 1 李维靛，郭强编著液晶显示应用技术 电子工业出版社p p 9 6 9 7 ，1 9 9 8 2 陈巍， “液晶投影显示”，现代显示，v o i 1 ，p p 3 5 3 7 ，1 9 9 5 3e i i c h iy a m a z a k ia n dk u n i oa n d o ，“c r tp r o j e c t i o n ”，s p i ev 0 1 1 0 8 1 ，p p 3 0 3 71 9 8 9 4 m a k a t os h i o me ta 1 ，“af u l l yd j g i t a lc o n v e r g e n c es y s t e mf o rp r o j e c t i o nt v ”，i e e et r a n so n c o n s u m e re i e c t r o n ，v o f 3 6 ，p p 4 4 5 4 5 3 ，1 9 9 0 5 y uw a n g ，”s u r f k ep l a s m o nh i g he 佰c j e n c yd j s p l q ”，p t o c s p i e3 0 1 9 ，p p 3 5 4 0 ，1 9 9 7 6 丘亮台，杨界雄，“投影显示”，现代显示，v o 8 ，p p l 5 1 9 ，1 9 9 8 7 李光晓，“用于投影显示的数字式微型反射镜列阵”光电子技术与信息，v o l l l ，p p 3 1 3 2 ，1 9 9 8 8 朱维南，“投影显示器的光源及其控制电路”，显示技术，v 0 1 1 1 ，p p 2 1 2 2 ，2 0 0 0 9 j i n c h o uy o o ，c h i e n - p i n gk u n g ，e ta i ，”c o m p a c tp r o j e c t i o no p t i c a le n g i n e ”s p i ev 0 1 3 2 9 6 p p 4 6 5 2 ，1 9 9 8 1o a l a ne ，r o s e n b u m t h ，r a r n an s i n g h ”p r o j e c t i o no p t j c sf o rr e n e c t i v el i g h tv a l v e s ”，s p i e ， v o 】3 6 3 4 ，p p 8 7 1 11 ，1 9 9 9 11 l e o ns h a p i r o ，n e wa n s i ，i e cs t a n d a r df o rp r o j e c t o r s ”，s p i e 、，o i _ 2 6 5 0 ，p p2 0 9 2 1 6 ， 1 9 9 6 1 2 c h r i s t o p h e r b 积i e n ，“t h e 日a tp a n e lh e a du pd i s p la y ，”s p i e 、，o i 4 0 2 2 ，p p3 9 9 4 1 0 ， 塑垩查兰塑主笙苎 k o j k e ，”h i g h d e n n i t i o np r o j e c t i o ns c r e e nb a s e do nm u l t i p l el i g h ts c a t t e r i n gt e c h n i q u e ”，s p i e v 0 1 5 2 8 9 ，p p 2 9 4 - 2 9 6 ，2 0 0 4 4 6 r o b e r tb u s h ，d e n n i sm 口曲i e s ，w i l b e rc 、s t e w a r ，”r e a fp r o j e c t j o ns c 腭露n sf o rb 一曲ta m b j e n t a p p l i c a t i o n s ”，s p i ev 0 1 3 6 9 0 ，p p 2 6 6 - 2 6 9 ，1 9 9 9 4 7 e k e l l e y ，g j o n e s ，t g e r m e r ，”t h et h r e ec o m p o n e n t so fr e n e c t i o n ”i n f o r m a t i o n d i s p l a y v 0 1 1 4 ，p p 2 4 - 2 9 ，1 9 9 8 4 8 张向辉，号沛明刘玉，何宗平，“背投电视的光学系统设计”，同济大学学报，v 0 1 3 1 ， p p l 2 4 8 2 0 0 3 4 9 m b r i l l ，”s e e i n gt h r o u g hs c r e e nr e n e c “o n ”，i n f o r m a t i o nd i s p l a y ，v o i 1 5 ，p p 2 8 - 3 1 ，1 9 9 9 5 0 r o nr y k 。w s k i ，m a t c h i n g u m i n a t i o ns y s t e mw i t hp r o j e “i o no p t i c s ”，s p r e ，v 0 1 2 4 0 7 ， p p 5 0 5 3 ，l9 9 4 5 1 j c y 。o ，e t c ，c o m p a c tp r 0 0 e c t i o no p t i c a le n g i n e ”，s p i e ，v 0 1 3 2 9 6 ，p p 4 6 ，1 9 9 8 5 2c h u n j u nl j a n g ，w e n i i n al i ，z i r u oh o n g ，x i n g y u a l ll i u ，j u n b i a 。p e n ga n dl i nl i u e n e r g y t r a n s f e rp r o c e s sf r o mp o i y m e rt or a r ee a n hc o m p l e x e s s y n t h e t i cm e t a l s1 9 9 7 ，9 1 ，1 5 l - 1 5 4 5 3 e a c o s t a ，c g 6 m e z - r e i n oa 1 1 dr m g o n z a l e z “f r e s n e ld i f 讹c t i o nb yc i r c u l a ra p e r t u r eo f g a u s s i a nb e a m s i n g r a d i e n t i n d e x m e d ja ，s p i e ，v 0 1 _ 1 3 1 9 ，p p l 2 4 1 2 6 ，1 9 9 0 5 4 m p o p ea n dc e s w e n b e r y e i e c t r o n i cp r o c e s si no 堰a n i cc r y s t a i s ， m o x f o r du n j v e r s i t y p r e s s ，o x f o r d ，】9 2 ，5 0 l 5 5 t a s k 。t h e i m ，h a n d b o o ko f c o n d u c t i n gp o i y m e r s ，m a r c e ld e k k e ln e wy o r k ，1 9 8 6 5 6qh u a n g ，a n dj a s h l m i z u ，“1 m p l e m e n t a t i o no fac o l o rc a l i b r a t l o nm e t h o df o rl i q u i d c r y s t a ld i s p i a y s ”，s p i e ，v 0 1 4 2 9 5 ，p p 2 6 7 2 7 8 ，2 0 01 5 7 j a m e sc w i l t s e ，h i g he 佰c i e n c y ，h i 曲g a i nf r e s n e lz o n ep l a t ea n t e n n a s ”，s p i e ， v 0 1 3 3 7 5 ，p p 2 8 6 2 9 0 ，19 9 8 5 8 r s b e m s ，m e g o r z y n s k i ，r j m o t t a ，r tc 0 1 0 r i m e t i yp 耐l ：t h e o r ya n dp r a c t i c e ”， c o l o rr e s e a r c ha n da p p i i c a t i o n ，v 0 1 1 8 ，p p 2 9 9 - 3 1 4 ，1 9 9 3 5 9 pb e c k m a n n ，a s p i z z i c h i n o ，。t h es c a 牡e r i n go fe l e c f r o m a g n e l j cw a v e sf 吣mr o u 曲 s u r f a c e ，p e r g a r n o np r e s s ”，o x f 0r d p p 8 8 - 1 0 0 ，1 9 6 3 6 0 f e n g c h a oc h u n g ，f a n gc h o ，y i l i n gw u ，“h i g h - r e s o l u t i o n 6 0 - i n c h l i q u i dc r y s t a l r e a r - p r o j e c t i o nt v ”，v o i3 9 5 4 ，p p 2 0 6 2 1 2 ，2 0 0 0 6 1 d a v i dj h e r m a n n ，a n dr g o r e n n o ，”v a i i d a t i o na f l de v a 由a t i o no f c o m m o nl a 曙ea r e ad i s p l a y 2 r 浙江大学硕士论文 一6 6 2 0 0 3 7 7l j a n gw a n g u o ，z h a od a z u n ，x i ej i n g h u i ，z h a oy e l i n g ，“0 t fa n dp s fo ft h ec j r c u l a r g r a t i n go p t j c a ls c a n l l i n gh o l o g r a p h y ”，s p i e ，v 0 1 3 5 5 3 ，p p 2 3 9 2 4 1 ，1 9 9 9 7 8 t cp o o n ，b w s c h i l l i n & m h w u ，k s h i n i d aa n dy s u z u k l ，。r e a l - t i m et w o - d i m e n s i o n a l h o l o g r a p h i ci m a g i n gb yu s i n ga ne l e c t r o n - b e a m - a d d r e s s e ds p a t i a ll i g h tm o d u l a t o ，o p t i c s l e n e r s p p 6 3 6 5 ，19 9 3 7 9 l l a n gw a n g u o ，z h a od a z u n ，x i ej i n g h u i ，z h a oy e l i n g ，o t fa n dp s fo f 也ec i r c u l a r g r a t i “go p “c a is c a n n i n gh o l o g r a p h y ”，s p i e ，v o i3 5 5 3 ，p p 2 3 9 2 4 l ，1 9 9 9 8 0 nj a g e e v a ，g i b r y k h n e v j c h ，b zg o r b e n k o ，sp i v a n 。v a ，t ，p k u i i c h e n k o v a ，z m s e m i c h a s t n 0 v a ，t a s k i b a l l a n o v i c h ，my a s c h e i e v ，“c o m p a r a t i v ec h a r a c t e r i s t j c s0 fv a r i o u s p h o s p h o rs c r e e n si ns t r e a kt u b e s ”，s p l e ，v o l - 3 516 ，p p 9 7 9 9 ，1 9 9 9 8 1nl c k o l a yn e v t i k h l e v ，v 1 a d i m i r1 b o b i i n e v ，n i c k 0 1 a ya k o s t r o v0 1 e ge r a d o m l n o v ， s e r g e yas h e s t a k ，“h o l o g r a p h i ct r a n s m i s s i o nt y p es c r e e n sf o rp r o j e c t i o no ft h es t e r e o s c o p i c o r m u l t i v i e wc o i o u r j m a g e s ”，s p i e ，v oj 3 0 l l ，p p l 4 6 1 4 8 ，1 9 9 7 8 2 ，d a r y o u s ha i l a e i ，g a r yj c o r r a d i ，a lw a j g a n d ，“s m a r tm a t e a ls c r e e n i n gm a c h i n e su s i n g s m a r tm a c e r i a l sa n dc o n t r o l s ”，s p l e ，v o i4 6 9 8 ，p p 5 6 8 5 7 0 ，2 0 0 2 8 3 v i b o b n n e v ，j y s o n ，s a s h e s t a k ，s hh w a n g ，a n dh w j e o n ，”a c h r o m a t z e d t r a n s m i s s i o n t y p eh o l o g r a p h i c s c r e e nf o ram u i t i v i e ws t e r e o s c o p j ci m a g es y s t e m ”， a p p i i e dop l i c s ，v 0 1 3 6 ，p p 6 6 0 5 ，1 9 9 7 8 4 j i l lfg o l d e n b e r g ，q j a n gh u a n g ，j e f f r e ya s h i m i z u ，”r e a rp 叫e c t i o ns c r e e n sf o rl i g h t v a i v ep r o j e c t i o ns y s l e m s ”，s p i e ，v o l l 3 0 1 3 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1 。所谓画面失真，是指随着观看角度的增大，屏幕上画面的对比度、 亮度或色彩变化与实际不符的情况。根据选择的评价画面失真的参数，视角就分 为了以对比度为基础的视角、以亮度为基础的视角和以色彩变化为基础的视角 【3 】o 以对比度为基础的视角就是随着观看角度的增加，背投屏幕上的图像对比度 出现变化，当对比度下降到某一人眼所能接受的最小值时的观看角度。同理可知 以亮度为基础的视角就是随着观看角度的增加，背投屏幕上的图像亮度出现变 化，当亮度下降到某一人眼所能接受的最小值时的观看角度。而以色彩变化为基 浙江大学硕士论文 础的视角就是随着观看角度的增加，背投屏幕上的图像颜色出现变化，当色彩变 化超过视觉上“无法接受”值时的观看角度。由于菲涅尔散射屏水平方向上的视 角特性与垂直方向上的视角特性不一致，因此视角包括水平视角和垂直视角两个 部分【4 】a 由于基于色彩变化的视角特性主观性太强，目前人们往往采用基于对比度或 基于亮度的视角来衡量屏幕的性能。很多商家都采用了基于对比度的视角特性， 但是对于对比度的i 临界值，目前没有统一的规定，各商家都有各自的标准，因此 单纯从基于对比度的视角的数值大小并不能看出屏幕的好坏。而基于亮度的视角 特性，通常是取亮度下降到最大亮度的一半时的观看角度作为屏幕视角，与基于 对比度的视角相比更具有标准性，因此本测评方法中将会采用基于亮度的视角。 视角的测量需要在暗室中进行。为了尽量减少环境因素的影响，在视角测量 之前先将投影机预热3 0 分钟，使投影机的性能保