發(fā)布時間：2018-08-13 20:08

【摘要】：發(fā)光二極管(LED)已經(jīng)成為頭盔顯示器液晶像源主流背光源。LED發(fā)散角較大,大量的光線無法得到有效利用而造成能量的浪費,故需要對LED進行二次光學設(shè)計以有效提高光效。背光包括由若干個LED組成的陣列。對單個LED設(shè)計了雙曲面透鏡,形成了8 mm直徑的均勻圓形光斑。對單個透鏡進行切割,以形成矩形光斑。但由于切割面的全反射,矩形面積內(nèi)存在亮斑。對透鏡進行了優(yōu)化設(shè)計,獲得了亮度均勻的矩形光斑。4個矩形透鏡拼接成透鏡陣列。為消除雜散光斑,對透鏡再次進行了優(yōu)化設(shè)計。根據(jù)設(shè)計結(jié)果加工了透鏡陣列并對背光進行了實際測試。測試結(jié)果表明:和傳統(tǒng)背光結(jié)構(gòu)相比,采用兩層擴散膜和透鏡陣列后,背光亮度提高了96.4%,非均勻性由23.8%略提高到23.1%,半亮度視角由39°降低到23°。滿足頭盔顯示器液晶像源背光的要求。
[Abstract]:Light emitting diode (LED) has become the mainstream backlight of head-mounted display liquid crystal image source. The divergence angle of LED is large, and a large amount of light can not be used effectively, which results in waste of energy. Therefore, the secondary optical design of LED is needed to improve the light efficiency effectively. Backlight consists of an array of several LED. A hyperboloid lens is designed for a single LED to form a uniform circular spot with a diameter of 8 mm. A single lens is cut to form a rectangular spot. However, due to the total reflection of the cutting surface, there are bright spots in the rectangular area. The optimum design of the lens is carried out, and the rectangular spot with uniform brightness is obtained, and four rectangular lenses are spliced into a lens array. In order to eliminate the stray spot, the lens was optimized again. The lens array was fabricated according to the design results and the backlight was tested. The results show that, compared with the traditional backlight structure, the backlight brightness is increased by 96.4x, the inhomogeneity is slightly increased from 23.8% to 23.1C, and the half-view angle is reduced from 39 擄to 23 擄by using two-layer diffusion film and lens array. To meet the helmet display LCD image source backlight requirements.
【作者單位】： 合肥工業(yè)大學特種顯示技術(shù)教育部重點實驗室特種顯示技術(shù)國家工程實驗室現(xiàn)代顯示技術(shù)省部共建國家重點實驗室光電技術(shù)研究院;
【基金】：安徽省自然科學基金(1408085MKL86)
【分類號】：TN873.93

【參考文獻】

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1 Daniel den Engelsenv;童林夙;;背光源的發(fā)展趨勢(第一部分)[J];光電子技術(shù);2006年02期

2 趙國榮;劉濤;李冀鑫;;頭盔顯示器圖像源技術(shù)研究[J];光電子技術(shù)與信息;2006年02期

3 劉濤;趙國榮;陳穆清;;一種新的頭盔顯示器光學系統(tǒng)設(shè)計方案[J];光電技術(shù)應(yīng)用;2005年06期

4 常鋒;孫志遠;王瑞光;鄭喜鳳;;LED顯示圖像的非均勻度校正改進方法[J];光學精密工程;2011年04期

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1 王海宏;大功率LED擴展光源的光學設(shè)計方法研究[D];華南理工大學;2011年

2 張奇輝;大功率LED照明系統(tǒng)光學設(shè)計方法研究[D];華南理工大學;2010年

3 閆國棟;大功率LED集成光源的二次光學系統(tǒng)設(shè)計方法研究[D];廣東工業(yè)大學;2013年

4 黃錦勝;通過自由曲面設(shè)計實現(xiàn)LED路燈特定形狀光斑的研究[D];華南理工大學;2013年

【共引文獻】

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1 馮奇斌;何會杰;張偉偉;方勇;呂國強;;用于側(cè)出式發(fā)光二極管背光的全局動態(tài)調(diào)光算法[J];光學精密工程;2012年07期

2 宋喜佳;劉維亞;陳偉;鄭喜鳳;;基于相頻空間稀疏性快速估計發(fā)光二極管燈點參數(shù)[J];光學精密工程;2013年01期

3 張康;蘇成悅;付倩;薛濤;張春華;;基于均勻照明的光學器件研究[J];廣東工業(yè)大學學報;2013年01期

4 丁柏秀;鄭喜鳳;陳宇;苗靜;桂勁征;;發(fā)光二極管顯示屏CCD圖像的修正[J];光學精密工程;2013年05期

5 宋超;王瑞光;馮英翹;;LED顯示屏驅(qū)動電流的潛在電磁干擾分析[J];光電子.激光;2013年06期

6 張光輝;;大功率LED照明燈具的配光與散熱的研究[J];電子世界;2013年23期

7 嚴飛;王瑞光;鄧意成;鄭喜鳳;;發(fā)光二極管顯示屏分段灰度調(diào)制與優(yōu)選掃描時鐘獲取[J];光學精密工程;2013年12期

8 馮奇斌;姚慧慧;陳韜;呂國強;;加固液晶顯示模塊高溫工作特性研究[J];電光與控制;2014年04期

9 聶佰玲;;一種LED顯示屏的γ校正方法[J];電子科技;2014年12期

10 邢海英;高鐵成;;LED路燈光學設(shè)計與分析[J];電工技術(shù)學報;2015年02期

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1 蔡琪;新型Ag-ITO復合薄膜的制備、微結(jié)構(gòu)及光電性質(zhì)表征[D];安徽大學;2007年

2 嚴飛;LED顯示屏灰度控制關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所）;2013年

3 宋超;基于圖像質(zhì)量評價的顯示器顏色復現(xiàn)技術(shù)研究[D];中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所);2014年

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1 白生茂;用于LCD背光的白光LED光學特性研究[D];中國海洋大學;2010年

2 王學仁;基于LED的CCD校準用光源的設(shè)計[D];西安工業(yè)大學;2011年

3 杜文斌;室內(nèi)高精度立靶密集度測試技術(shù)[D];西安工業(yè)大學;2011年

4 丁家磊;大功率LED應(yīng)用于照明的二次光學設(shè)計及散熱研究[D];華南理工大學;2011年

5 冉景;基于逆向反饋優(yōu)化方法的LED自由曲面透鏡設(shè)計與研究[D];華中科技大學;2011年

6 莊曉薇;背光源系統(tǒng)均勻?qū)Ч馀c亮度增強的方法研究[D];天津大學;2007年

7 馬若玉;液晶導光板改進設(shè)計與擴展應(yīng)用[D];天津大學;2009年

8 吳昕;平板電視能效標準研究[D];北京郵電大學;2009年

9 周壹義;大功率LED照明系統(tǒng)的二次光學設(shè)計研究[D];華南理工大學;2012年

10 杜乃鋒;面向大功率LED光源三維光學設(shè)計方法的研究[D];華南理工大學;2012年

【二級參考文獻】

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1 夏勛力;余彬海;梁麗芳;;矩形光場LED一次透鏡光學設(shè)計[J];半導體光電;2010年05期

2 廖志凌;阮新波;;半導體照明工程的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J];電工技術(shù)學報;2006年09期

3 劉玉,劉旭,孫隆和;液晶頭盔顯示器設(shè)計及應(yīng)用研究[J];電光與控制;2000年03期

4 王宇弘;軍用顯示器的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J];電子產(chǎn)品世界;2005年03期

5 張曉兵,安新偉,劉璐,尹涵春;頭盔顯示器的發(fā)展與應(yīng)用[J];電子器件;2000年01期

6 王霖;錢可元;羅毅;;新型LED航標燈光學系統(tǒng)[J];光電工程;2007年12期

7 王洪;張奇輝;張小凡;王海宏;;實現(xiàn)道路均勻照明的自由曲面反射器設(shè)計[J];光電工程;2009年12期

8 蔣水秀;孫翔;馮華君;賈寧;;一種優(yōu)化LED照明的三維SMS設(shè)計方法[J];光電工程;2012年06期

9 王洪;王海宏;張小凡;張奇輝;;旋轉(zhuǎn)軸對稱LED均勻照明系統(tǒng)設(shè)計方法[J];光電子.激光;2010年08期

10 雷玉堂,黎慧;未來的照明光源—白光LED技術(shù)及其發(fā)展[J];光學與光電技術(shù);2003年05期

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1 陳宇;基于擬合逼近理論的平板圖像顯示技術(shù)研究[D];中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所）;2004年

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1 王海宏;大功率LED擴展光源的光學設(shè)計方法研究[D];華南理工大學;2011年

2 周曉波;LED燈光照明系統(tǒng)的仿真研究及其軟件開發(fā)[D];武漢理工大學;2004年

3 汪巍;基于透射型自由曲面理論的均勻照明設(shè)計方法研究[D];浙江大學;2006年

4 郝翔;基于自由曲面的LED照明系統(tǒng)研究[D];浙江大學;2008年

5 黃健;非成像光學系統(tǒng)設(shè)計方法及其在LED道路照明工程中的應(yīng)用[D];浙江大學;2008年

6 梁程遠;LED的二次配光設(shè)計[D];浙江大學;2008年

7 耿曉燕;面向照明效果的LED光源設(shè)計仿真研究[D];天津大學;2007年

8 趙星梅;LED顯示屏亮度非均勻性逐點校正技術(shù)的研究[D];西安電子科技大學;2009年

9 張奇輝;大功率LED照明系統(tǒng)光學設(shè)計方法研究[D];華南理工大學;2010年

10 買迪;LED道路照明系統(tǒng)的二次光學設(shè)計[D];陜西科技大學;2012年

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1 陳海清;改善F-θ透鏡掃描線性的研究[J];紅外技術(shù);1988年01期

2 汪賢秀，，范俊清，許承杰，魯平，李公羽，馬文生，韓榮久，黃巍;新面型短程透鏡的制備研究[J];發(fā)光學報;1996年01期

3 ;透鏡圖像多姿多彩[J];廣告大觀;2002年02期

4 M.W.Mcdowell ,H.W.Klee ,譚文琰;改善熱成象透鏡的方法[J];紅外技術(shù);1982年05期

5 張本余;平視顯示器用的傳遞透鏡光學顯示裝置說明[J];機載火控;1985年01期

6 大舟;條形透鏡[J];光機電信息;1996年09期

7 汪賢秀，范俊清，許承杰，魯平，李公羽，馬文生，韓榮久，黃巍;一種優(yōu)化短程透鏡的制備研究[J];光電子·激光;1996年02期

8 常彥玲;譚中偉;;時間透鏡的發(fā)展與應(yīng)用[J];電信快報;2008年09期

9 李豫華,劉文耀,張以謨;透鏡組Fourier變換特性及集成化光學系統(tǒng)的進一步修正[J];中國激光;1998年10期

10 之己;AGRIN透鏡步入實用[J];光電子技術(shù)與信息;1996年01期

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1 記者 劉燕廬;特殊透鏡組合可讓物體憑空隱形[N];科技日報;2014年

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本文編號：2182044