摘 要:設計了一個高亮度LED光源照明的反射型復眼照明系統(tǒng)．通過軟件模擬，整個復眼系統(tǒng)長度小于20mm，物面的光照均勻度達到80％以上，光源照明輸出光能利用率為75％．應用高亮度LED的反射型復眼具有體積小，光強分布均勻，像差小等特點．在小型便攜式投影儀中有廣闊的應用前景．
關鍵詞:投影顯示 反射型復眼 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 ]．因此實現(xiàn)高亮度、高均勻性、高效率、小體積的照明系統(tǒng)的設計是便攜式投影系統(tǒng)設計的關鍵．LED光源直接投射的光強分布不均勻，發(fā)散角大，無法達到投影系統(tǒng)所要求的矩形(4：3或16：9)均勻光斑，所以在照明系統(tǒng)中需使用光學積分系統(tǒng)一復眼．復眼照明系統(tǒng)能將光能的圓光斑輸出轉化為光強分布均勻的矩形光斑照明 ]．
本文結合微型投影系統(tǒng)的特點和LED發(fā)光特性，提出一種新型復眼—— 反射型復眼的設計方法I3]，并進行光線追擊模擬．目前廣泛使用的是雙排透射型復眼，為了得到雙排復眼能夠利用的平行光線，必須使用反光碗，而反射型復眼可以直接利用LED光源發(fā)出的光，從而將整個照明系統(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．通過軟件模擬，物面的光照均勻度達到8O％以上，光源照明輸出光能利用率為75 ．
1 反射型復眼設計
1．1 反射型復眼原理
反射型復眼的作用是均勻光源發(fā)出的光，將圓形光斑轉化為矩形光斑，均勻照明物面，其設計原理和透射型復眼相似[5J．反射型復眼結構原理如圖1，基準面為兩個對稱的橢球面，兩個基準面上貼有一系列反射透鏡陣列．光源與物面分別置于基準面1與基準面2的一個焦點上．由光源發(fā)出的光經(jīng)過基準面1上的反射透鏡陣列反射，在基準面2上的反射透鏡陣列上形成光源像陣列．基準面1上的反射透鏡的大小和最后照明的物面大小一致。 |
