本发明涉及一种使用白光实现彩色显示的装置及方法。
背景技术：
随着时代的发展，追求更完美的视觉享受是显示技术发展的目标，最初的阴极射线管显示器逐渐发展为现在的液晶显示器，随之图像也由之前的黑白变为彩色，它相较于黑白图像具有更清晰、形象、逼真的优势。因此，彩色显示成为了现在的主流，现在液晶显示器已经成为我们日常生活中不可或缺的物品，比如计算机显示器、智能手机屏幕、仪器显示器等。
液晶显示器产生彩色图像的方法主要有两种：一种是采用rgb三原色概念产生的，将像素化的颜色掩模附着在显示器上，相邻的三个具有红绿蓝的滤色器组合成一个像素点，单独控制每个三原色的透射来调节不同区域的颜色。但是由于颜色掩模的吸收，即使像素被编程用于最大透过率传输，入射的白色光束强度也会衰减三倍。此外，由于每个像素实际上是由三个电压控制实现的，因此实际显示图像的像素数量会减少到受控像素数量的三分之一。这些对彩色显示的效率、分辨率来讲具有一定局限性。
另一种是采用全息投影的方法，使用空间光调制器作为相位全息图的显示器。彩色图像投影通常是空间上的多路复用，红绿蓝全息图的分量显示在同一面板的不同区域，并且通过使用不同的方法重叠投影图像。原则上，全息投影方法具有最佳的效率，可以使所有入射光的图像重建；但是它们通常会受到散斑噪声的干扰，这将需要复杂的方法用于降噪。
技术实现要素：
本发明的目的是解决传统的彩色显示装置及方法存在的画面不清晰、光束强度衰减的技术问题，提供一种使用白光实现彩色显示的装置及方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种使用白光实现彩色显示的装置，包括白光led灯、第一凸透镜、可调节衰减片、第一平面反射镜、第二凸透镜、第三凸透镜、第二平面反射镜、光阑、二分之一偏振片、液晶空间光调制器、第四凸透镜和显示屏，所述第一凸透镜、可调节衰减片和第一平面反射镜依次设在白光led灯的出射光路上，所述第二凸透镜、第三凸透镜和第二平面反射镜依次设在第一平面反射镜的反射光路上，所述光阑和二分之一偏振片依次设在第二平面反射镜的反射光路上，所述液晶空间光调制器设在二分之一偏振片的透射光路上，且经液晶空间光调制器反射的光路再次穿过二分之一偏振片，再经第四凸透镜入射到显示屏上。
一种基于上述使用白光实现彩色显示的装置的方法，包括如下步骤：
1)采用白光led灯作为光源，白光led灯发出的光束通过第一凸透镜变为平行光束，采用可调节衰减片对平行光束的光强进行调节；
2)调节光强后的平行光束通过第一平面反射镜，改变光路方向，再通过第二凸透镜和第三凸透镜改变光束大小；
3)透过第二凸透镜和第三凸透镜的光束经第二平面反射镜反射后进入光阑进行空间滤波，使得最终的图像噪声减小；然后光束进入二分之一偏振片改变其偏振方向；
4)通过二分之一偏振片的光束照射到液晶空间光调制器的液晶分子上，向液晶分子上施加电压，使白光中不同波长的光在同一电压下产生不同的相位移动；
5)产生不同相位移动的光再次穿过二分之一偏振片,输出不同强度的色光，不同强度的多种色光叠加即产生特定颜色，调节施加在液晶空间光调制器的不同成像单元上的电压的大小获得各种不同的颜色；透过二分之一偏振片的色光进入第四凸透镜发生聚焦，最后入射到显示屏上，完成彩色显示。
本发明的有益效果是：
本发明基于液晶分子波长依赖的双折射效应，在白光照射的条件下使用液晶空间光调制器实现全彩色显示；本发明有效解决了传统显示方法的画面不清晰，光束强度衰减等问题，采用本发明产生的彩色图像更加清晰明显，而且光的效率和显示分辨率相对于传统方法增加了三倍。同时，该方法也不受散斑噪声影响。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。
如图1所示，一种使用白光实现彩色显示的装置，包括白光led灯1、第一凸透镜2、可调节衰减片3、第一平面反射镜4、第二凸透镜5、第三凸透镜6、第二平面反射镜7、光阑8、二分之一偏振片9、液晶空间光调制器10、第四凸透镜11和显示屏12，所述第一凸透镜2、可调节衰减片3和第一平面反射镜4依次设在白光led灯1的出射光路上，所述第二凸透镜5、第三凸透镜6和第二平面反射镜7依次设在第一平面反射镜4的反射光路上，所述光阑8和二分之一偏振片9依次设在第二平面反射镜7的反射光路上，所述液晶空间光调制器10设在二分之一偏振片9的透射光路上，且经液晶空间光调制器10反射的光路再次穿过二分之一偏振片9，再经第四凸透镜11入射到显示屏12上。
一种基于上述实施例中使用白光实现彩色显示的装置的方法，包括如下步骤：
1)采用白光led灯1作为光源，白光led灯1发出的光束通过第一凸透镜2变为平行光束，采用可调节衰减片3对平行光束的光强进行调节，从而改变彩色显示的全局亮度；
2)调节光强后的平行光束通过第一平面反射镜4，改变光路方向，再通过第二凸透镜5和第三凸透镜6改变光束大小，从而保证光束质量与液晶空间光调制器10最佳匹配，达到最佳的彩色显示效果；；
3)透过第二凸透镜5和第三凸透镜6的光束经第二平面反射镜7反射后进入光阑8进行空间滤波，使得最终的图像噪声减小；然后光束进入二分之一偏振片9改变其偏振方向；
4)通过二分之一偏振片9的光束照射到液晶空间光调制器10的液晶分子上，向液晶分子上施加电压，使白光中不同波长的光在同一电压下产生不同的相位移动；
5)产生不同相位移动的光再次穿过二分之一偏振片9,输出不同强度的色光，不同强度的多种色光叠加即产生特定颜色，调节施加在液晶空间光调制器10的不同成像单元上的电压的大小获得各种不同的颜色；透过二分之一偏振片9的色光进入第四凸透镜11发生聚焦，最后入射到显示屏12上，完成彩色显示。