基于數(shù)字光處理的短焦微型投影光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計

潘國濤，王 武，彭禮威，劉 欣，劉 才，閆鏡伊，閆鈺鋒

(1.長春理工大學(xué) 光電工程學(xué)院，長春 130022; 2.北方導(dǎo)航控制技術(shù)股份有限公司，北京 100176;3.長春富維安道拓汽車飾件系統(tǒng)有限公司，長春 130033)

0 引言

對于投影系統(tǒng)而言，最早光源的使用主要是高壓汞泡。雖然代表光源技術(shù)的高壓汞燈仍占據(jù)著市場的較大比例，但是近年來由于對畫質(zhì)的要求不斷提高，光源的標(biāo)準(zhǔn)也隨之上升，沿用了十多年的高壓水銀燈泡已經(jīng)無法滿足BT.2020標(biāo)準(zhǔn)對于色域空間的要求。而包括LED光源在內(nèi)的新一代固態(tài)光源嶄露頭角，以往由于輸出亮度較低所帶來的問題得到了有效的解決。由于投影技術(shù)的不斷進(jìn)步，投影儀逐漸走向大眾化，產(chǎn)品從原來的專業(yè)應(yīng)用向個人或家庭應(yīng)用迅速轉(zhuǎn)變。投影儀多是直接放置在置物架或桌面上，顯然投影機外形不宜過大。投射畫面的大小也要受制于投影距離，主要影響投影距離的是焦距，焦距問題也成為阻礙其發(fā)展的重要因素之一。

當(dāng)前，小型化、高清晰度、高亮度為投影系統(tǒng)的主要發(fā)展趨勢。在短焦的基礎(chǔ)上，減小外形尺寸，提高照明亮度格外重要。為解決上述問題，研究人員開展了一系列的研究工作。照明系統(tǒng)方面：文獻(xiàn)[2]基于LED光源，采用準(zhǔn)直系統(tǒng)和復(fù)眼透鏡進(jìn)行光線準(zhǔn)直和勻化，并提出一種基于正、負(fù)透鏡的攝遠(yuǎn)結(jié)構(gòu)，極大地減小了系統(tǒng)尺寸；文獻(xiàn)[3]基于拋物反射面和菲涅爾透鏡的新型TIR透鏡，采用空心方棒勻光，照度均勻度達(dá)到84%，光能傳輸效率達(dá)到78%；……