曲面斜率角控制法的理論研究及其在LED照明的CF-LCoS微型投影光引擎中的實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著信息時(shí)代的來臨，讓信息隨著移動(dòng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)隨身、隨時(shí)、隨地分享已經(jīng)成為關(guān)鍵而有意義的課題。如今，嵌入式微型投影光引擎的誕生使得高效率信息傳遞與分享成為可能。未來微型投影市場必然取決于效果與成本的共同權(quán)衡，無疑CF-LCoS(Color Filter-Liquid Crystal on Silicon)是最具有市場前景的微投影顯示技術(shù)。CF-LCoS微型投影光引擎具有無可比擬的高速響應(yīng)、低功耗、低成本的優(yōu)勢，獨(dú)特的色彩再現(xiàn)方式僅需要采用單

2、顆白光LED(Light Emitting Diode)作為光源，免去了繁雜的分色和合色系統(tǒng)，不僅大幅度簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，更降低了系統(tǒng)成本。因此，在基于LED光源照明的CF-LCoS微型投影光引擎系統(tǒng)設(shè)計(jì)中提出一套系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)理論，并能夠付諸于加工制造，推動(dòng)微型投影光引擎的產(chǎn)業(yè)化，是具有迫切的實(shí)際意義的。
　　 LED光源的普及顛覆了傳統(tǒng)光源的照明設(shè)計(jì)方法，本課題著重進(jìn)行基于LED光源照明的CF-LCoS微型投影光引擎的設(shè)計(jì)理論及

3、應(yīng)用工作的基礎(chǔ)性研究，以曲面斜率角控制法為基本方法貫穿整個(gè)課題研究，首次提出了從單自由曲面到多自由曲面、從旋轉(zhuǎn)對稱系統(tǒng)到非旋轉(zhuǎn)對稱系統(tǒng)的獨(dú)立而完整的設(shè)計(jì)理論體系，實(shí)現(xiàn)了CF-LCoS微型投影光引擎照明系統(tǒng)有效、高效的設(shè)計(jì)，與此同時(shí)，這套設(shè)計(jì)方法在其他LED照明應(yīng)用中具有普適性的研究意義。本課題的主要研究內(nèi)容包括以下四個(gè)部分:
　　 第一，基于單曲面斜率角控制法的基本理論，提出了自由曲面的偏微分方程初始化構(gòu)建與曲面斜率角控制優(yōu)化相

4、結(jié)合的設(shè)計(jì)方法，該方法實(shí)現(xiàn)了用于CF-LCoS微型投影照明系統(tǒng)的單片平凸自由曲面透鏡的有效而高效的設(shè)計(jì)，藉此建立本論文研究的基本理論體系，為后續(xù)研究奠定了理論基礎(chǔ)。
　　 第二，首次提出基于預(yù)定曲面偏向角計(jì)算的基本理論，以此建立多曲面斜率角控制法，實(shí)現(xiàn)了CF-LCoS微型投影中多片式照明系統(tǒng)的同步優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)，這也意味著該方法在旋轉(zhuǎn)對稱結(jié)構(gòu)的照明系統(tǒng)中具有普適性的研究意義。
　　 第三，將曲面斜率角控制理論應(yīng)用于非旋轉(zhuǎn)

5、對稱結(jié)構(gòu)的照明系統(tǒng)中，深入研究了橢圓形光斑和矩形光斑照明的CF-LCoS多片式照明系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)?；诠鈱W(xué)擴(kuò)展量的計(jì)算和邊緣光線原理的推導(dǎo)，首次提出了一種橢圓形照明的CF-LCoS微型投影光引擎系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論;結(jié)合三維空間自由曲面的設(shè)計(jì)方法，進(jìn)一步提出了基于矩形光斑整形的高效率CF-LCoS照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。
　　 第四，運(yùn)用前文提出的設(shè)計(jì)理論設(shè)計(jì)并試制了嵌入式CF-LCoS微型投影光引擎樣機(jī)，并完成了樣機(jī)的測性能試和分析，證明了本