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
投影光機光學(xué)設(shè)計的一些個人經(jīng)驗。
S]yvMj_? 4=p@2g2"H 因為論壇中關(guān)于
鏡頭設(shè)計的帖子已經(jīng)很多,我不敢班門弄斧,所以只對基于DLP平臺(也就是DMD)的微型投影光機的
照明部分的
光學(xué)設(shè)計做簡單的闡述,僅供參考!如果和各位大牛的想法相左,也請輕噴!
} 21j }h~'AM 首先,我認為微投的光學(xué)設(shè)計主要分為兩個板塊:成像光學(xué)設(shè)計和照明光學(xué)設(shè)計;而照明光學(xué)設(shè)計我認為主要也分為三個部分:
LED準直光路,復(fù)眼光路和DMD聚光光路。我通常把LED準直光路叫“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”。
x9}++r =FBIrw{w 我習(xí)慣把投影的照明光學(xué)設(shè)計分成上述三個部分來單獨設(shè)計,當(dāng)然,在單獨設(shè)計前需要首先通過“光學(xué)擴展量”的統(tǒng)籌計算來分配光學(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。
3%M.U)|+ XU#,Bu{ 當(dāng)我們通過上述計算已經(jīng)得到了與設(shè)計要求的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:
y-cw~kNPP3 Z! YpklZ?~ 1.Condensor部分:
H%Y%fQ~^ m,NMTyJoz yzc pG6, 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
光源準直部分大多采用兩片式,一般是1G+1P,其實要求很簡單,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)指標之后,其余的大部分工作就是機械問題,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<@yG2\gP MCAXt1sL&E 2.Relens部分:
8!j=vCv &N{zkMf M1uP\Sa 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“坐標斷點”的邏輯關(guān)系,不要弄錯了。基本的設(shè)計框架可以參考“廣景”“安華”“揚明”等微投影公司的,目前來看,這十年變化不是很大。
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