3. LCoS-микродисплеи

LCoS (Liquid Crystal on Silicon — жидкий кристалл на кремнии) — это технология ЖК-микродисплеев отражательного типа, использующая активную кремниевую подложку (backplane), на которой сформирована схема управления дисплеем. Схема управления пикселем в данной технологии находится под светоотражающими электродами пикселей и не создает препятствий для отражения света. В результате достигается очень высокий коэффициент использования полезной площади модуляции (fill factor). Изображение, сформированное LCoS-микродисплеями, имеет меньшую дискретность по сравнению изображением, полученным с помощью дисплеев просветного типа. Технология LCoS-микродисплеев по комплексу характеристик (разрешение, размеры, легкость применения, высокое качество и низкая цена) при реализации многих приложений может превосходить другие дисплейные технологии. При реализации backplane LCoS-микродисплеев используется стандартный КМОП-процесс.

На рисунке 2.8 представлена упрощенная схема ячейки LCoS матрицы.

2.8. Упрощенная схема ячейки LCoS матрицы

4. Пространственный модулятор света pluto

Рис. 2.9. Внешний вид модулятора Pluto

Данный матричный модулятор произведен немецкой компанией HoloEye

на базе жидкокристаллической матрицы производства компании SONY .

Параметры жидкокристаллической матрицы модулятора представлены в таблице ниже [19].

Разрешение	Размер пикселя	Эффект.площадь	Физический размер	Адресация	Формат сигнала	Частота обновления
1920x1080	8 µm	87 %	0.7” mm	8 Bit (256 значений)	VGA - SVGA	60 Hz

Расшифровка параметров:

Разрешение – количество задействованных пикселей по горизонтали и вертикали.

Размер пикселя – полный физический размер пикселя.

Эффективная площадь – процентное отношение пропускающей площади пикселя к общей.

Физический размер – размер ЖК матрицы без оправы.

Адресация – число управляющих бит на пиксель. Определяет максимальное число состояний, которые может принять каждый пиксель.

Формат сигнала – необходимый для работы модулятора входной сигнал.

Частота обновления – максимальная частота обновления управляющего сигнала.

Специальные оптические свойства пространственного модулятора света PLUTO:

- Отражающий LCоS микродисплей

- Сдвиг фазы 2π на длине волны 1,550 мкм.

- Работа только в режиме фазовой модуляции.

- Маленький размер пикселя – 8 мкм.

Модулятор снабжен базовым программным обеспечением.

На рис. 2.10, 2.11, 2.12 представлены измеренные производителем параметры фазовой модуляции в зависимости от уровня подаваемого сигнала для двух длин волн.

Рис.2.10. Характеристики модуляции при λ=0,633 мкм.

Рис. 2.11. Характеристики модуляции при λ=1,064 мкм.

Рис. 2.12. Характеристики модуляции при λ=1,550 мкм

Глава 3. Результаты Работы

1. Схема установки

Рис.3.1 Схема установки

На рис 3.1 представлена схема установки. Излучение He-Ne лазера (λ = 0.6328мкм) расширялось телескопом и попадало на жидкокристаллический пространственный модулятор света. На интерференционной картине, подаваемой на модулятор, световой пучок дифрагировал, и построенное изображение фокусировалось объективом на ПЗС камеру.

2. Схема управления

Схема управления установкой представляет из себя IBMPC – совместимый персональный компьютер под управлением MSWindowsXP. Из особенностей данного компьютера стоит отметить наличие двух видеовыходов. К одному из видеовыходов подключен рабочий монитор, отображающий рабочий стол и графические части интерфейсов программ. К второму видеовыходу подключены пространственный модулятор света. Основной монитор подключен с помощью цифрового интерфейса DVI. Видеокарта компьютера функционирует в режиме «Расширенного рабочего стола», что продиктовано требованиями программного обеспечения.

Программная часть комплекса состоит из следующих компонентов:

1. Операционная система MS Windows XP

2. Программное обеспечение модулятора (HoloeyePlutoControlSW)

3. Дополнительные программы - для работы с изображениями и пр.

Дополнительно ведется разработка программного обеспечения на базе пакета Matlab для увеличения скорости и удобства работы с модулятором.

Так как все программное обеспечение, за исключением ПО модулятора, является весьма распространённым будет достаточно рассмотреть особенности последнего.

Программное обеспечение модулятора состоит из двух программ. Основная – программа управления – требует лишь наличия модулятора подключенного как дополнительное видеоустройство.

Внешний вид основного экрана программы управления представлен на рис.3.2.

Рис. 3.2 Програмное обеспечение HoloeyeSLMApplicationSoftware

Данная программа позволяет не только выводить изображение на модулятор, но и управлять его яркостью, масштабом и положением.

Дополнительно данная программа позволяет одновременно работать с несколькими исходными изображениями и быстро подавать их на модулятор по мере необходимости, а также позволяет синтезировать собственные голограммы.

Рис. 3.2 Синтезированное голографическое изображение.

Вторая программа – драйвер – требует подключения по интерфейсу RS232 и предназначена для тонкой настройки модулятора. Так как более тонкая настройка не требовалась, необходимости в использовании данной программы не было. Поэтому на данном этапе данная программа рассматриваться не будет.