LED微型投影光源的二次光学设计.pdf

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERDISSERTATION（电子科技大学图标）论文题目：LED微型投影光源的二次光学设计学科专业：光学工程指导教师：陈文彬作者姓名：芮大为学号：200921050511万方数据分类号密级UDC学位论文LED微型投影光源的二次光学设计（题名和副题名）芮大为（作者姓名）指导教师姓名陈文彬副教授电子科技大学成都（职务、职称、学位、单位名称及地址）申请学位级别硕士专业名称光学工程论文提交日期20

2、12.4论文答辩日期2012.5学位授予单位和日期电子科技大学答辩委员会主席评阅人2012年月日注1注明《国际十进分类法UDC》的类号万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科

3、技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期：年月日万方数据万方数据摘要摘要LED光源的配光设计是DLP光学引擎乃至整个微型投影领域的核心技术。提高光收集效率、压缩光学扩展量是LED光学设计的关键环节，也是提高整机性能的根本措施。本文论述了LED光源的设计理论与设计原

4、则，归纳出收集效率、光学扩展量、发散角以及均匀性等技术指标，阐述了投影光源的设计方法和设计步骤。依据相关光学理论进行了大量计算和论证，使用辅助设计软件对各项方案进行了建模仿真，获得了诸多设计参数和研究结论。提出了三种基于LED的投影光源及照明光路的设计方案，首先设计了CPC方案，简化了光源结构，获得了10°的集光角和较小的光学扩展量，布局光源，模拟搭建了照明光路，获得较为均匀的照明光斑；在CPC基础上提出了非球面透镜方案及其照明光路，提高了配光均匀性和照明效率；设计了TIR多曲面透镜方案，缩短了光源的工作距离，减小了

5、光学体积，收集效率大于93%。三种方案的各项参数均基本达到设计目标。提出了基于激光二极管和自聚焦透镜阵列的微型投影光源及照明光路的设计方案，进行了理论计算和建模仿真，实现了聚光、匀光、准直及光斑整形之间的技术整合，从照明光学角度论证了激光用于微型投影系统的可行性，并对设计结果进行了改良和深入探讨。测试了LED微型投影光源实物的光学参数，将测试数据与各种设计方案的设计结果进行了汇总对比，间接检验了设计工作的得失，分析了设计方法的优劣和技术条件上的差异。最后总结了工作，并对今后的科研进行了展望。关键词：LED，光学设计，

6、收集效率，光学扩展量，自聚焦透镜I万方数据ABSTRACTABSTRACTOpticaldesignforLEDsourceisthecoretechnologyofDLPopticalengineandmicro-projector.Lightcollectionefficiencyandétenduearetheradicalmeasuresinimprovingthesystem’slumenefficiency,andalsothekeyproblemsinLEDdesign.Inthisthesis,the

7、theoriesandprinciplesofopticaldesignarediscussed.Thequalificationisgeneralizedintoseveralaspectsascollectionefficiency,étendue,beamangleanduniformity.Moreover,basedonmassofcalculationaswellasdemonstration,thetechniqueandprocessofopticaldesignisintroduced.Releva

8、ntsoftwaresareusedinmodelingandsimulation,producingmanyresearchconclusions.ThreeschemesofLEDbasedprojectionsourceareintroduced.ThefirstisCPCmode,whichsimplifiedthelightpaths