针对102 cm固态体积式真三维立体显示器的亮度要求, 设计了基于UHP光源的四灯投影光源系统, 并通过复眼均光系统实现均匀照明。仿真结果表明, 光源系统总的光通量为50 009 lm, 为理论计算值的1.21倍, 且光斑均匀性达到86%。完成102 cm固态体积式真三维立体显示器的装配、测试, 测得屏前静态全白场亮度138 nit, 图像立体感较强, 无明显分层现象。仿真和样机测试结果均表明, 设计满足102 cm固态体积式真三维显示的亮度要求。

以色度学理论为基础,分析和测试了激光与LED混合新型投影光源的亮度和色域覆盖范围,并与传统的超高压水银弧光灯进行比较.新型投影光源不仅亮度很高,在使用较长时间后亮度无明显衰减,而且色域覆盖范围更加接近与人眼,色彩表现更加丰富、有层次感,真正符合高亮度、高色彩还原能力的投影显示效果的需求.采用激光与LED相结合的方式作为照明光源,既解决了单独使用LED光源时亮度始终不够的问题,又能有效地减少环境污染.因此,激光和LED混合投影光源凭借无法比拟的优势可以替代传统光源以满足投影显示色度学的要求.

针对固态体积式真三维立体显示对高亮度和色温可调的要求，设计了采用大功率、单芯片发光二极管（LED）的投影光源。理论计算了投影光源的亮度，结合液晶光阀对不同波长透过率的影响，对理论设计结果进行了修正。考虑寿命、散热等影响因素，提出了采用大功率红绿蓝LED加白光LED的投影光源方案。针对选取的LED发光特性，采用混合集光方法设计了准直器，并进行了仿真和实际测试。测试结果表明：采用准直器后，LED的发散角从±75°减小为±20°。搭建了真三维显示系统样机，测试其屏前亮度达到149 cd/m2 ，且无闪烁，立体感强，但存在视角较小的问题。实验显示，设计的投影光源满足固态体积式真三维立体显示的要求。

本文提出一种新型的近似无衍射栅型结构光的概念与实现方法。该结构光具有焦深长、线宽细、在一定范围内光场分布稳定、光场光强不变等特点。文中采用精密三角截面棱镜组成的光学系统生成近似无衍射栅型线结构光，用惠更斯-菲涅尔原理及基尔霍夫衍射理论对该系统进行了理论分析和计算，并在无衍射范围内对近似无衍射栅型结构光的光场分布进行了数值仿真。文中对系统进行了实验对比及验证，结果表明，实验数据与理论计算及仿真结果基本一致。应用文中的系统参数，获得了条纹宽度为18 μm，焦深范围为570 cm 的近似无衍射栅型结构光，其条纹宽度及光场强度分布不随距离而变化。与传统的光源相比，近似无衍射栅型结构光在三维轮廓测量等应用中具有分辨率高、精度高等优势。

设计了利用多颗LED(Light Emitting Diode,发光二极管)阵列组成的扩展面光源.经过合理的聚光设计使之符合某些投影设备对亮度要求不是很高,但结构紧凑、性能稳定、使用寿命长的要求.结合数学建模和软件模拟的方式设计了一种小巧的反光杯,利用反光杯把LED近180°的发散光束汇聚到60°左右;然后再用一一对应的透镜阵列汇聚为平行光;最后采用柯勒照明方式把较大的面光源阵列汇集到LCD投影屏幕上,从而达到了较高亮度且具有很高均匀性的目的.