摘 要:設(shè)計(jì)了一個(gè)高亮度LED光源照明的反射型復(fù)眼照明系統(tǒng)．通過(guò)軟件模擬，整個(gè)復(fù)眼系統(tǒng)長(zhǎng)度小于20mm，物面的光照均勻度達(dá)到80％以上，光源照明輸出光能利用率為75％．應(yīng)用高亮度LED的反射型復(fù)眼具有體積小，光強(qiáng)分布均勻，像差小等特點(diǎn)．在小型便攜式投影儀中有廣闊的應(yīng)用前景．
關(guān)鍵詞:投影顯示 反射型復(fù)眼 照明系統(tǒng) LED
Abstract:A pair of reflective fly eye lens with a high brightness LED as light source is put forward for micro-display projector. Because of reflective system, the embodiment is shorter than 20 mm. The uniformity is above 80% and the efficiency of the illuminator is better than 75%. The design method with induced equations for calculating the lens surface is given. Computer simulated results are also presented.
Key words:Projection display; Illumination system ; LED ; Reflective fly＇s eye
引言
以LED為光源的照明系統(tǒng)是便攜式投影系統(tǒng)的主要組成部分并且直接影響到系統(tǒng)的最終性能 ]．因此實(shí)現(xiàn)高亮度、高均勻性、高效率、小體積的照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是便攜式投影系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵．LED光源直接投射的光強(qiáng)分布不均勻，發(fā)散角大，無(wú)法達(dá)到投影系統(tǒng)所要求的矩形(4：3或16：9)均勻光斑，所以在照明系統(tǒng)中需使用光學(xué)積分系統(tǒng)一復(fù)眼．復(fù)眼照明系統(tǒng)能將光能的圓光斑輸出轉(zhuǎn)化為光強(qiáng)分布均勻的矩形光斑照明 ]．
本文結(jié)合微型投影系統(tǒng)的特點(diǎn)和LED發(fā)光特性，提出一種新型復(fù)眼—— 反射型復(fù)眼的設(shè)計(jì)方法I3]，并進(jìn)行光線追擊模擬．目前廣泛使用的是雙排透射型復(fù)眼，為了得到雙排復(fù)眼能夠利用的平行光線，必須使用反光碗，而反射型復(fù)眼可以直接利用LED光源發(fā)出的光，從而將整個(gè)照明系統(tǒng)的體積減小到2O mm 以下；此系統(tǒng)基于反射原理，所以沒有色散．通過(guò)軟件模擬，物面的光照均勻度達(dá)到8O％以上，光源照明輸出光能利用率為75 ．
1 反射型復(fù)眼設(shè)計(jì)
1．1 反射型復(fù)眼原理
反射型復(fù)眼的作用是均勻光源發(fā)出的光，將圓形光斑轉(zhuǎn)化為矩形光斑，均勻照明物面，其設(shè)計(jì)原理和透射型復(fù)眼相似[5J．反射型復(fù)眼結(jié)構(gòu)原理如圖1，基準(zhǔn)面為兩個(gè)對(duì)稱的橢球面，兩個(gè)基準(zhǔn)面上貼有一系列反射透鏡陣列．光源與物面分別置于基準(zhǔn)面1與基準(zhǔn)面2的一個(gè)焦點(diǎn)上．由光源發(fā)出的光經(jīng)過(guò)基準(zhǔn)面1上的反射透鏡陣列反射，在基準(zhǔn)面2上的反射透鏡陣列上形成光源像陣列．基準(zhǔn)面1上的反射透鏡的大小和最后照明的物面大小一致。 |
