家用激光显示光辐射安全及其特征表征参数研究

论文总字数：26737字

摘 要

近些年来，显示技术发展迅速，大屏幕显示技术日趋成熟，液晶显示、投影显示等技术都可以支持大屏幕显示。综合成本与技术的成分，投影显示是目前大屏幕显示的最优实现方案。光源是投影显示的一个关键组成部分，它直接决定了投影显示设备的质量和效果。投影显示的光源有很多种类，比如超高压汞灯、发光二极管、激光光源和激光—LED混合光源等。其中，激光由于其单色性好、方向性强、亮度高的独特优势，在投影光源的应用方面具有巨大的潜力，而激光投影显示在人类生产生活中也扮演了越来越重要的角色。

虽然激光投影显示优势显著，但是当人们使用家用激光投影设备观看节目时，正常情况下，会处于屏幕反射光中，受到长时间低强度的光辐射，也可能会短时间进入投影出射光路径中，受到短时间高强度的光辐射。长时间的低强度光辐射或者短时间的高强度光辐射，都可能对人体造成不可忽视的伤害。本文通过研究家用激光投影显示系统中的投影出射光及屏幕反射光，探索家用激光显示产品的光安全性能，制定相关安全标准,重点对两种场景下的光安全表征参数、评价要求、评价方法、屏幕结构对反射特性的影响等几个关键问题展开研究。

关键词：家用激光投影显示；光安全表征参数；光辐射

RESEARCH OF THE OPTICAL RADIATION SAFETY AND ITS CHARACTERIZATION PARAMETERS OF HOME LASER DISPLAY

Abstract

In recent years, display technology has developed rapidly, and large screen display matured. Liquid crystal display and projection display technology can support large-screen display. Currently, projection display is the best implementation of large-screen display considering its cost and technology. The light source is a key component of the projection display, which directly determines the quality and the effect of the projection display device. There are many types of the light source of projection display, such as ultra high performance, light emitting diode, laser and laser—led hybrid light source. Laser has great potential in the application of the projection light source because it has many advantages such as single wavelength, directivity and high brightness, and laser projection display has played a more and more important role in the production and life of human beings.

Although laser projection display has a lot of significant advantages, when people use a home laser projection devices to watch programs, they will be prolonged low-intensity optical radiation in screen reflected light; they may also enter projection outgoing light path and be exposed to high intensity light radiation in a short time. Prolonged low-intensity optical radiation and high-intensity optical radiation in a short time can do harm to human body. This paper does research on optical safety properties of home laser display products and develops safety standards by studying the outgoing light and screen reflected light of home laser projection display system. This paper focuses on several key issues such as the parameters of optical safety characterization in two scenes, evaluation requirements, evaluation methods and the effects of screen structure on reflection characteristics.

KEY WORDS: home laser projection display; parameters of optical safety characterization; optical radiation

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 光辐射安全国内外研究概况 2

1.3 本课题主要研究内容 4

第二章 家用激光投影显示光辐射安全的表征参数与曝辐限值 5

2.1 光辐射安全的特性表征参数 5

2.1.1 辐照度 5

2.1.2 辐亮度 5

2.2 光辐射危害的曝辐限值 5

2.2.1 眼睛与皮肤的光化学紫外危害 5

2.2.2 眼睛的近紫外危害 6

2.2.3 视网膜蓝光危害 6

2.2.4 视网膜热危害 7

2.2.5 眼睛的红外辐射危害 8

2.3 本章小结 8

第三章 投影机出射光路的光辐射安全研究 10

3.1 测量条件 10

3.2 图案模式 10

3.3 辐照度测量 10

3.3.1 测量装置 10

3.3.2 测量步骤 11

3.4 辐亮度测量 11

3.4.1 测量装置 11

3.4.2 测量步骤 13

3.5 本章小结 13

第四章 屏幕反射光路的光辐射安全研究 14

4.1 测量条件 14

4.2 图案模式 14

4.3 辐照度测量 16

4.3.1 测量装置 16

4.3.2 测量步骤 16

4.4 辐亮度测量 16

4.4.1 测量装置 16

4.4.2 测量步骤 17

4.5 屏幕反射光路的光学仿真 17

4.5.1 仿真软件简介 17

4.5.2 仿真方案 17

4.5.3 仿真结果及分析 21

4.6 本章小结 22

第五章 投影机的危害等级分类与危险等级评价 23

5.1 投影机危害等级分类 23

5.1.1 连续辐射投影显示系统 23

5.1.2 脉冲辐射投影显示系统 25

5.2 危险等级评价 26

5.2.1 投影出射光 26

5.2.2 屏幕反射光 26

5.3 本章小结 27

第六章 测量设备规范 28

6.1 光谱测量设备 28

6.2 辐照度测量设备 28

6.3 辐亮度测量设备 28

6.4 校准辐射源 28

第七章 总结与展望 30

7.1 总结 30

7.2 展望 30

致谢 32

参考文献 33

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

激光作为一种性能优良的光源，自20世纪60年代年发明以来，在人类生产生活的各个领域都有着独特而广泛的应用。激光光源的优良性能主要来源于它不同于一般的光源的三个特性，即单色性好、方向性强、亮度高。而对于投影显示技术来说，一个性能优良的光源是不可或缺的，因此，在投影显示技术中引入激光作为光源，既发挥了激光独特的优势，也使得激光投影显示这项技术在近些年来大放异彩。激光投影显示技术具有较高的显示效率，在色域方面也能提供较大的范围，而且设备的使用寿命也比较长。

虽然激光投影显示具有无可比拟的优势，但是值得注意的是，当人们使用家用激光投影设备观看节目时，正常情况下，会处于屏幕反射光中，受到长时间低强度的光辐射，也可能会短时间进入投影出射光路径中，受到短时间高强度的光辐射。长时间的低强度辐射或者短时间的高强度光辐射，都可能对人体造成不可忽视的伤害。

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