微投影儀的照明光路設(shè)計(jì).pdf

1、口袋式微型投影儀體積小巧、便于攜帶，具有廣闊的市場(chǎng)空間和發(fā)展前景，是目前熱門的領(lǐng)域之一。照明光路系統(tǒng)直接影響微投影儀的投影亮度、對(duì)比度、體積和重量等重要參數(shù)，是整個(gè)微投影顯示系統(tǒng)的核心。目前，微投影儀照明光路主要有兩個(gè)發(fā)展方向：一是提高光能利用效率，將光源發(fā)出的光能盡可能多的收集利用，目的是提高投影亮度，降低功耗；二是提高照明光斑的照度均勻性，將光源發(fā)出的不均勻圓光斑轉(zhuǎn)換為均勻的矩形光斑，提高投影畫面的均勻度。本文研究與設(shè)計(jì)了一種基于L

2、ED光源的DLP投影顯示非遠(yuǎn)心照明光路結(jié)構(gòu)。用TracePro和ZEMAX兩種光學(xué)軟件分別仿真了采用錐形光棒、雙排復(fù)眼透鏡和整體復(fù)眼透鏡幾種勻光器件的照明光路系統(tǒng)。經(jīng)過仿真和試驗(yàn)表明具有較高的光能利用率和照明均勻度。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴比較了三種主流的微投影顯示技術(shù)，在研究了非成像光學(xué)理論的基礎(chǔ)上，分析比較了光棒與復(fù)眼透鏡兩種勻光器件。⑵用TracePro軟件建模并仿真了正置光錐和反置光錐兩種光路結(jié)構(gòu)，仿真結(jié)果表明，正置光

3、錐照明光路具有更大的光能利用率，反置光錐照明光路具有更高的照度均勻性。⑶用ZEMAX軟件建模并仿真了單個(gè)理想點(diǎn)光源和理想面光源的復(fù)眼透鏡照明光路系統(tǒng)，用攝遠(yuǎn)透鏡組代替會(huì)聚透鏡，減小了系統(tǒng)體積，使光路結(jié)構(gòu)更加緊湊。⑷設(shè)計(jì)了一種基于LED光源的DLP非遠(yuǎn)心投影照明光路結(jié)構(gòu)，應(yīng)用了帶通濾波片和上述攝遠(yuǎn)透鏡組，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，并使用 TracePro軟件進(jìn)行了建模與仿真。⑸用TracePro軟件建模并仿真了使用長寬比4:3的DMD芯片的三光源復(fù)眼

4、透鏡照明光路系統(tǒng)。分別用雙排復(fù)眼透鏡和整體復(fù)眼透鏡對(duì)光路系統(tǒng)進(jìn)行了建模與仿真。采用理想面光源的雙排復(fù)眼透鏡光路系統(tǒng)的光能利用率在60％以上，與實(shí)際光源前級(jí)耦合的整體復(fù)眼透鏡光路系統(tǒng)的能量利用率為29%，照明均勻度為79%。⑹用TracePro軟件建模并仿真了使用長寬比16:9的DMD芯片的三光源復(fù)眼透鏡照明光路系統(tǒng)。理想點(diǎn)光源情況下的光路系統(tǒng)光能利用率88%以上，照明均勻度為83%。與前級(jí)LED光源模型的耦合的仿真結(jié)果表明，包括光源模型