DMD微投影显示的LED光学引擎设计VIP专享VIP免费

第35卷第5期2009年9月光学技术OPTICALTECHNIQUEV01．35No．5Sep，2009文章编号：1002-1582(2009)05．0646．03DMD微投影显示的LED光学引擎设计‘孙文军1，张梅恒2，尹燕宗1，孟中3(1．哈尔滨师范大学物理与电子工程学院，哈尔滨150025；2．牡丹江师范学院物理系，黑龙江牡丹江157012)(3．中国科学院长春光机所航测部，长春130022)摘要：提出了基于矩形CPC的微投影显示匀光方法。设计了由LED、CPC、矩形复眼透镜及微显示芯片DMD构成的光学引擎。利用基于蒙特卡罗法的光线迫迹软件分析了圆形CPC和矩形CPC对微投影显示匀光效果、光能利用率的影响。实验结果表明基于矩形cI℃的光学引擎相对于基于圆形(飘：的光学引擎有如下优点：体积小，光学扩展量小，照度均匀性高达到92％以上，能昔利用率高达到43％以上，满足微显示芯片DMD的要求。关犍词：矩形CPC；LED；光学扩展鼍；光能利用率；照度均匀性中图分类号：TH741．5文献标识码：ADesignofLEDopticalengineformicro-projectiondisplayofDMDSUNWen-junl，ZHANGMei．hen92，YINYan．zon91，MENGZhongs(1．HarbinNormalUniversity，Harbin150025，China)(2．MudanjiangTeachersCollege，Mudanjiang157012，China)(3．ChangehunInstituteofOptics，FinemechanicsandPhysicsChineseAcademyofScienc目。Changchun130022，China)Abstract：AlightuniformazingalgorithmbmsedonrectangLllarCPCispresentedformicro-projectiondisplay．Thedesignedopticalenginewithrect舡啦CFCconsismofLED，fly’weyelensandmicro-displaypanelDMD．ThelightuniformityOnthemicro-displaypanelandefflergyefficiencyoftheopticalenginewithr《tanglllarCPCisanalyzedbymeansofsoftware．Experi-mentalresultsshowthattheproposedlightunifonnazingalgorithmandsystmaaxnparedwithothefunfformazinglightal∞一rithmandsyste§nhaveadvantagessuch勰l跚capacity，lesseretendue，higherlightuniformitymorethan92％andhig}1日戗蝴efficiencyof43％tomeettheneedsofmicro-projectiondisplay．Keywords：托ctan目l】arcomlxxmdparaboliccvncemramr；light-maittingdiode；etendue；energyefficiency；ilkm血enceu-niformity．，．一满足投影显示的要求。U5I吾近几年u、D光源以其高达10万小时的长寿1矩形cPc及其匀光系统命，低的驱动电压，快的响应速度，宽色域，无紫外辐CPC(CompoundParabolicConcentrator)即复合射和红外辐射等优越性在照明及显示领域得到了广抛物面型聚光器，其最大的作用是能将能量高度集泛地应用【lJ。LED的亮度迅速增长，使得LED应中，并且能把大角度入射光线变成小角度的出射光用于微投影显示成为可能。但目前的LED亮度及线。它以Welford和Winston在1978年提出的边缘发光特点，使得单个LED难以满足微投影显示芯片光线原理为理论基础。最初的CPC被应用于太阳的要求【卜刮。能收集领域，收到很好的效果。CPC使得以最大人考虑到LED的低亮度及自身发光朗伯特性及射半角口人射的所有光线都必须从出射孔径的边微显示芯片的形状，沦文设计了基于矩形CPC缘出射，也就是说入射光束中的最外侧光线也应是(Compoundparabdicconcentrator)的光学引擎系统，出射孔径处的最外侧光线，如图1所示。并采用基于蒙特卡罗法的光线追迹软件对系统进行1．1CPC设计原理模拟分析，结果表明基于矩形CPC的照明系统能够不同的CPC可由不同的抛物线经旋转得·收稿日期：2008．12—16；收到修改稿日期：2009—02—12E-mall：swjgood0139@126．00m基金项目：黑龙江省青年基金(QC060)43)；哈尔滨市青年创新基金(RFUX(砌55)；哈尔滨师范大学自然基金预研助项目(08XYS01)作者简介：孙文军(1975．)，男．哈尔滨师范大学副教授，博士，从事影像光学与光电检测研究。646万方数据第5期孙文军，等：DMD微投影显示的LED光学引擎设计到【9,10]。如图2所示，虚线1、2是未经旋转的抛物线型反射镜(若应用于太阳能收集，其内表面为吸收材料)，其光轴都是水平的。反射镜1的光轴绕自己的焦点厂1旋转了20。后，反射镜1至1’位置。反射镜2也经同样的旋转(角度相同，方向相反)至2’，最后形成...