基于LED的低成本微型投影系统光学设计与研究

发布时间：2020-06-10 07:39

【摘要】：用户不仅关注投影机的成像画质,还希望投影仪的体积更加小巧、轻便,因此微型投影机将会成为重要的研究方向。传统的投影系统体积较大、结构复杂、成本较高、对光源的利用效率较低。传统投影技术中,单片式DLP投影仪体积较小、成像质量较好,能兼顾系统体积和成像质量,但光路系统中需要色轮、中继透镜、反射镜等元器件。色轮在工作的过程中不仅会降低光的利用率,还会对投影仪的散热造成一定的影响,色轮的老化也限制了投影仪的使用寿命;另一方面:传统投影光路中,中继透镜、反射镜对光线的利用率、整机的体积、重量、成本都有一定的负面影响。因此,针对现有技术的缺陷,需要对传统的投影仪光路进行改进与优化;需要减少元器件,简化投影机光学系统的结构,减小体积、降低成本。本文介绍了投影机的发展历史,以及国内外的研究现状,提出三种设计方案,三种设计方案均以数字微镜元件(DMD,digital micromirror device)为核心器件,首先利用几何光学和非成像光学的原理计算出投影机各元器件的参数,然后利用光学软件TracePro、ZEMAX建模、优化和光线追迹,最后分析仿真结果。三种方案都不需要色轮、反射镜。在第一种方案中,采用单颗三色LED光源,单颗透镜形成平行光入射到DMD表面的投影光路结构。第二种方案是以三色LED阵列作为照明光源,以梯度折射率透镜阵列形成平行光的投影系统。仿真结果表明这两种设计方案都能使光利用率得到提高,光斑的均匀性得到改善,并能进一步减小体积。为了提高投影仪的成像品质,第三种方案以激光作为照明光源,对激光进行扩束、准直,并使用位相片调制相位,以X棱镜实现RGB光源的合束。为了解决激光散斑问题,利用压电陶瓷结合位相片,将时间上连续的激光分成多束独立的激光脉冲,产生N个独立的散斑图像,对N个独立的激光散斑图案进行叠加,从而实现了对激光散斑的抑制。
【图文】：

光学原理图

图 1-2 三片式示意图Fig.1-2. The diagram of three chip上投影仪，应用在人们工作和学习的领域，单片式投影系统和三片式投影系统各有利弊[10]，，
【学位授予单位】：安徽师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN946.1

【参考文献】

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本文编号：2705993