基于LED的均匀照明投影光路设计[2]

　　2.3 系统结构

　　整个光路可以分为4个部分：第l部分是光源;第2部分是二向分色镜;第3部分是聚焦透镜;第4部分是方棒积分器.考虑到整体结构的紧凑性，分别使红色光源与绿色光源、红色与蓝色光源之间构成90°。绿色光源与蓝色光源保持水平，且各自上方加一个二分色镜。同样，考虑到结构的紧凑性和收集更多的光线，聚焦透镜组和二向分色镜之间的距离应该越近越好。方棒积分器的参数设置要借助1.2节所阐述的理论，它的入射端面应该处在第3部分聚焦透镜的焦点处。

　　3 仿真与结果分析

　　仿真软件采用TracePro，仿真过程共追迹了30万条光线。在图5中可以看到3种波长的光线被很好地耦合到方棒积分器的端面上。光线经过方棒积分器后，入射到DMD(Digital Mirror Device)上形成光斑。图6为照明面光照分布。在图7中，光斑的形状近似于方形。图7反映了图6的剖面分布状态，它上面有两条曲线分别反映了横向和纵向的剖面状态。关于投影机的均匀度的测量方法，我国主要采用的是国际标准ISO/IEC 2 1 1 1 8《Information to beincluded in specification sheets—Data projectors》和我国信息产业部发布的SJ/T11298--2003《数字投影机通用规范》、sJ/T 1 1340--2006《液晶前投影机通用规范》、SJ/T11346--2006《电子投影机测量方法》。这里采用的是ISO/IEC 21118标准中的九点法。该方法是把照明面分成3×3的9个相等的矩形(如图8)，这9个矩形的对称中心点的照度分别是E1～E9，则均匀度的计算表达式如下：　

　　该照明系统在软件模拟的情况下，其均匀度采用9点法计算后的结果为84%，模拟效率为78%。

　　4 结论

　　目前，复眼照明系统和方棒照明系统是在投影仪中应用最普遍的照明系统.复眼照明系统的结构复杂，开发周期长，加工成本较高.而方棒照明系统的结构简单，开发周期短，加工成本低.本文的设计是在方棒照明系统的基础上，根据LED的发光特性和独特的准直结构，设计了一款基于LED的均匀照明投影光路系统.从市场现状来看，其结构简单，开发周期短，成本低廉，照明均匀性适中.目前，有些高端投影系统的均匀度可以达到90%以上.虽然与一些高端的投影系统相比，其性能指标略有不足，但其在节约成本和时间上有一定优势，而且我们可以从这一设计中总结一些经验和方法.由于本设计暂处于仿真阶段，如何在原有基础上提高其性能并做成实物，将是下一步工作改进的目标。

编辑：Cedar