论文部分内容阅读
基于空间光调制器的投影显示技术具有高亮度、高分辨率、数字化等优点，近几年得到了飞速发展，具有非常广阔的市场前景。随着数字电视和高清晰电视(HDTV)标准的确立以及DMD和LCOS等空间光调制器技术的成熟，投影显示技术具有更加广泛的应用前景。投影显示系统的光学引擎，是系统的主要组成部分，并且直接影响到系统的最终性能，因此实现光学引擎的总体设计是这一系统的关键。 微投影显示系统的小型化、高亮度、长寿命、低成本是投影技术的发展方向。为了解决光源问题，越来越多的人开始关注LED（Light-emitting Diode）光源。LED具有发光效率高、无红外辐射、器件小、功耗低、寿命长等特点，在投影显示系统的应用中有着传统光源无法替代的优点。但是由于 LED的外形和发光特性等和现有的投影灯源不同，使得现有 LED无法应用于投影照明系统，且无法满足投影系统小型化的要求，因此研究适合于 LED的小型投影照明系统是必要和有意义的，将对今后的投影显示技术及影像光学的发展将产生积极深远的影响。 第一章介绍了投影显示的概况和四种投影显示技术，分别为 CRT、LCD、LCOS和DLP投影技术，并对它们的优缺点进行了分析比较；介绍了传统的投影光源（超高压汞灯、金属卤化物灯、氙灯和卤素灯）及新型绿色光源LED，分析了其优缺点，说明LED更适合作为投影显示系统的照明光源。 第二章阐述了非成像光学原理，对光学扩展量的概念及原理，照明系统的能量利用率原理进行了详细的阐述，为投影光学系统的设计提供了新的理论依据和新的评价标准。 第三章介绍了两种光度学的基本概念：光亮度和亮度均匀性，以及论述了传统的四种匀光方法（积分球法、新型反光镜法、复眼匀光法和光棒匀光法）。 第四章主要研究了CPC聚光器在LED投影照明系统的应用。介绍了边缘光线原理、CPC的制作原理并推导了CPC中长度、焦距、入口半径的计算公式。用Zemax软件对反光器以及矩形排列镜的模拟设计并对其系统照明光源的光路进行了设计模拟，分析了照明面上的能量利用率及其照度均匀性，并与锥形管和光棒进行了优劣比较。 最后一章对本文所作的工作进行了总结，并对本文 CPC投影光源的设计指出了新的研究方向。