基于透射型自由曲面理論的均勻照明設(shè)計方法研究.pdf

1、微顯示投影系統(tǒng)的小型化、長壽命是投影技術(shù)的發(fā)展方向。近年來，隨著高亮度LED器件的出現(xiàn)，為微顯示投影系統(tǒng)的長壽命、小型化提供了新的可能。LED具有發(fā)光效率高、無紅外輻射、器件小、功耗低、壽命長等特點，在投影顯示系統(tǒng)的應(yīng)用中有著傳統(tǒng)光源無法替代的優(yōu)點。但是由于LED的外形和發(fā)光特性等和現(xiàn)有的投影燈源不同，使得現(xiàn)有的照明系統(tǒng)無法應(yīng)用于LED，且無法滿足投影系統(tǒng)小型化的要求。自由曲面靈活的空間布局和設(shè)計自由度，能夠簡化光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，提高像質(zhì)

2、。尤其在照明光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計中由于光學(xué)自由曲面不僅可以自由分配光強，也可以控制光線角度，光程差等物理量，使其在LED投影照明系統(tǒng)中具有潛在的應(yīng)用前景，故此展開研究既具有理論價值又含有實際的意義。 本課題對微分方程數(shù)值解構(gòu)造光學(xué)自由曲面來實現(xiàn)均勻照明的設(shè)計方法進行了探索性的研究。采用了一個有建設(shè)性的方案來設(shè)計光學(xué)自由曲面的形狀：在已知光源的光輻射特性以及目標(biāo)面上所需的照度分布，推導(dǎo)出一組用于計算自由曲面面型的微分方程組，并利用數(shù)值解

3、法直接得到自由曲面的面型數(shù)據(jù)。 本文第一章介紹了投影顯示的行業(yè)概況、分類，分析比較了目前主要的幾種顯示投影技術(shù)的光學(xué)結(jié)構(gòu)，介紹了兩種傳統(tǒng)光源的照明系統(tǒng)，再介紹了LED光源的發(fā)展現(xiàn)狀，最后詳細闡述了光學(xué)自由曲面的應(yīng)用及發(fā)展現(xiàn)狀。 第二章闡述了非成像光學(xué)的發(fā)展歷史和基本內(nèi)容；并且著重論述了微分方程構(gòu)造自由曲面的設(shè)計方法，給出了光學(xué)自由曲面的矢量方程組。 第三章中首先介紹了相關(guān)微分幾何的基本知識，然后詳細給出了微分方程