微投影儀的照明光路設計.pdf

1、口袋式微型投影儀體積小巧、便于攜帶，具有廣闊的市場空間和發(fā)展前景，是目前熱門的領域之一。照明光路系統(tǒng)直接影響微投影儀的投影亮度、對比度、體積和重量等重要參數(shù)，是整個微投影顯示系統(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。本文研究與設計了一種基于L

2、ED光源的DLP投影顯示非遠心照明光路結構。用TracePro和ZEMAX兩種光學軟件分別仿真了采用錐形光棒、雙排復眼透鏡和整體復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，在研究了非成像光學理論的基礎上，分析比較了光棒與復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構，仿真結果表明，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理想點光源和理想面光源的復眼透鏡照明光路系統(tǒng)，用攝遠透鏡組代替會聚透鏡，減小了系統(tǒng)體積，使光路結構更加緊湊。⑷設計了一種基于LED光源的DLP非遠心投影照明光路結構，應用了帶通濾波片和上述攝遠透鏡組，系統(tǒng)結構緊湊，并使用 TracePro軟件進行了建模與仿真。⑸用TracePro軟件建模并仿真了使用長寬比4:3的DMD芯片的三光源復眼

4、透鏡照明光路系統(tǒng)。分別用雙排復眼透鏡和整體復眼透鏡對光路系統(tǒng)進行了建模與仿真。采用理想面光源的雙排復眼透鏡光路系統(tǒng)的光能利用率在60％以上，與實際光源前級耦合的整體復眼透鏡光路系統(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芯片的三光源復眼透鏡照明光路系統(tǒng)。理想點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LED光源模型的耦合的仿真結果表明，包括光源模型