經(jīng)常在“光行天下”下載資料和旁觀各位前輩的技術(shù)討論,為了杜絕“白嫖”的嫌疑,這里和大家分享一下微型
投影光機(jī)光學(xué)設(shè)計(jì)的一些個人經(jīng)驗(yàn)。
WXNJc {\`#,[ 因?yàn)檎搲嘘P(guān)于
鏡頭設(shè)計(jì)的帖子已經(jīng)很多,我不敢班門弄斧,所以只對基于DLP平臺(也就是DMD)的微型投影光機(jī)的
照明部分的
光學(xué)設(shè)計(jì)做簡單的闡述,僅供參考!如果和各位大牛的想法相左,也請輕噴!
Mz40([{ A[XEbfDO 首先,我認(rèn)為微投的光學(xué)設(shè)計(jì)主要分為兩個板塊:成像光學(xué)設(shè)計(jì)和照明光學(xué)設(shè)計(jì);而照明光學(xué)設(shè)計(jì)我認(rèn)為主要也分為三個部分:
LED準(zhǔn)直光路,復(fù)眼光路和DMD聚光光路。我通常把LED準(zhǔn)直光路叫“Condensor部分”,復(fù)眼光路就是“Lens Array部分”,DMD聚光光路叫“Relens部分”。而照明光路和成像光路的連接部分通常是棱鏡。這些年常用的棱鏡有“RTIR棱鏡”和“TIR棱鏡”,也有不用棱鏡的,很少。這個連接部分需要考慮的主要光學(xué)因素是兩者的“F/#”和“主光線角度”。
?OYu BZF vrGRZa 我習(xí)慣把投影的照明光學(xué)設(shè)計(jì)分成上述三個部分來單獨(dú)設(shè)計(jì),當(dāng)然,在單獨(dú)設(shè)計(jì)前需要首先通過“光學(xué)擴(kuò)展量”的統(tǒng)籌計(jì)算來分配光學(xué)
參數(shù)。比如每個部分的出入射光角度和出入射光的光斑尺寸等等,說得專業(yè)一點(diǎn)就是NA值,或者F/#。這個工作是軟件無法提供的,需要研究任意一本《幾何光學(xué)》上的光學(xué)理論,這里我要感謝幫助過我的高老師,前領(lǐng)導(dǎo)CXH,ZY,同事Arther,Cyan,F(xiàn)Y,MHH等等。
/4w&! $M- fbNVmjb$) 當(dāng)我們通過上述計(jì)算已經(jīng)得到了與設(shè)計(jì)要求的DMD尺寸匹配的LED型號,有效光學(xué)口徑范圍,有效光程尺寸等參數(shù)之后,接下來就是各個擊破了:
azPFKg+ )eY3[>` 1.Condensor部分:
NJs )2 ff-9NvW4v *M/3 1qI 通過上面的圖片可以很容易判斷,目前基于LED光源的微型投影,其
光源準(zhǔn)直部分大多采用兩片式,一般是1G+1P,其實(shí)要求很簡單,就是一句話:在最小的有效光斑口徑下做到輸出盡量小角度的出射光線!做到這個光學(xué)指標(biāo)之后,其余的大部分工作就是機(jī)械問題,比如:鏡片尺寸是否合理?鏡片材料是否便宜,好加工?鏡片的形狀是否好加工?非球面鏡片的面型是否好開模?非球面鏡片的面型是否敏感?鏡片的鍍膜是否穩(wěn)定?等等。
+?*,J=/ zjM+F{P8 2.Relens部分:
5Tb93Q@c `P)atQ m]=|%a6 這個部分相對于Condensor部分就難一些了。首先就體現(xiàn)在你用什么棱鏡,“TIR”還是“RTIR”?然后就是要用“序列模式”還是“非序列模式”?如果是“序列模式”,那要了解“反射面設(shè)置”,“鏡片的偏心設(shè)置”,“鏡片的傾斜設(shè)置”等等,然后需要記住“坐標(biāo)斷點(diǎn)”的邏輯關(guān)系,不要弄錯了。基本的設(shè)計(jì)框架可以參考“廣景”“安華”“揚(yáng)明”等微投影公司的,目前來看,這十年變化不是很大。
l *yml u` `FD 說完基本設(shè)置,在優(yōu)化的時(shí)候,可能需要一點(diǎn)點(diǎn)的鏡頭設(shè)計(jì)知識,比如“遠(yuǎn)心鏡頭成像原理”,“光線控制知識”,“Spot點(diǎn)斑優(yōu)化知識”,“光線角度控制知識”,可能每個人的習(xí)慣不一樣,我的鏡頭設(shè)計(jì)能力非常一般,但用在照明設(shè)計(jì)上也算夠用。不管什么水平,在這里,終極目的就是要把之前“Condensor部分”定義的有效光斑內(nèi)的光線均勻地,高效地,盡量清晰地呈現(xiàn)在DMD有效面上(當(dāng)然要適當(dāng)留一些光斑余量,TI給出的建議是15%-20%,因具體項(xiàng)目而異)。
a[xEN7L~4D /JtKn*?}:> 3.Lens Array部分——復(fù)眼部分:
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