LED照明颜色序列型LCOS微型投影仪设计

摘要

投影仪的性能在最近几年取得了很大的进步，可以更好的满足的人们对显示的需求，应用越来越多．尤其是微型投影技术开始走向市场，广泛应用于个人消费领域和商务场合，市场需求非常旺盛，发展前景光明。
　　 在微型投影系统中，光学引擎是系统中主要组成部分，它直接影响到系统的最终性能，因而实现光学引擎的光学总体设计是这个系统的关键，投影显示的光学引擎设计包含照明系统和成像物镜两大部分。其中照明系统的设计是非常重要的。由于微显示芯片都是4:3或16:9的矩形，因此照明光学在投影显示照明设计中，最重要的就是如何高效率地获得一个矩形的均匀光斑。
　　 本文的主要工作内容包括：
　　 目前普遍使用的微显示芯片的比较，采用不同微显示芯片的微显示投影技术的光学结构和原理的介绍；以非成像光学为基础，非成像光学的基本理论的介绍，并研究了投影系统中照明系统基本设计理论；介绍了投影系统的光源，分析LED光源的照明特性。本论文使用RGB彩色LED，绿光单独一路光，红光和蓝光一路，两路光经过照明系统匀光之后汇聚，使用积分球测得R、G、B三色LED各自的色坐标，通过颜色混合理论计算得到混光比例，调节LED驱动的时间，合成符合要求的白光．并且比较了几种照明方案，运用光棒匀光和中继透镜组传输放大原理设计本系统的照明结构，通过理论计算，结合TracePro仿真找到合适的光棒尺寸和中继透镜组参数，实现了理想的能量效率和空间均匀性；此外，本文首次提出一种基于LCoS和LED光源的简单紧凑的照明方式。在柯拉照明原理基础上，使用简化的柯拉照明前端结构，用两片简单的透镜收集LED发出的光，通过合理设置孔阑，并优化，在LCoS显示芯片上得到均匀照明区域，照明均匀性非常好，适合微型投影光引擎；根据整体光学系统要求进行成像系统的设计，并使用TracePro仿真整体光学系统，并计算整机的效率，同时根据实测结果与仿真对比，验证设计的准确性。

目录

文摘

英文文摘

致谢

第1章 绪论

1.1 微显示投影技术简介

1.1.1 TFT-LCD微显示投影系统

1.1.2 DLP微显示投影系统

1.1.3 LCoS微显示投影系统

1.2 论文研究意义及内容

第2章 照明基本理论

2.1 非成像光学基本理论

2.1.1 光度学基本参数

2.1.2 能量收集率

2.1.3 光学扩展量

2.1.4 光学扩展量和能量利用率

2.2 微型投影系统简介

2.2.1 微型投影照明系统

2.2.2 微型投影成像部分

2.2.3 投影显示系统的技术指标

第3章 基于LED光源和LCoS的照明方案

3.1 投影系统光源和空间调制器

3.1.1 投影系统光源LED

3.1.2 空间调制器LCoS

3.2 照明系统设计

3.2.1 常用照明方案

3.2.2 基于光棒和中继透镜组的照明方案

3.2.3 基于柯拉照明前端的照明方案

第4章 整体系统仿真以及整机实验

4.1 成像系统

4.2 基于方棒和中继透镜组的系统仿真

4.3 基于柯拉照明前端的系统仿真

4.4 整机效率计算

4.5 整机实验

第5章 总结

参考文献

硕士期间发表论文