[發明專利]微投影系統各光學元件設計再調整的方法

無效

• 申請號: 201310575558.8
• 申請日: 2013-11-18
• 公開（公告）號: CN103592761A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 高國欣;劉靜;鄭瑜華;綦斌;代擁民
• 申請（專利權）人: 四川星爍光電科技有限公司
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00
• 代理公司: 南充三新專利代理有限責任公司 51207
• 代理人: 劉東

1.一種系統各光學元件設計再調整的方法，其特征在于：具體方法為

a、在TracePro中模擬的準備工作

為了驗證方法是否正確，要通過TracePro軟件來模擬，為此要做以下準備工作，步驟如下：

（1）通過設置各元件光軸來檢查其位置是否整正確；

（2）實測三基色波長,紅光是6218納米，綠光是523.5納米，藍光是455.3納米；

b、實際調整步驟如下：

（1）先調整DM鏡后表面，從紅光LED作出光軸，然后繞紅光光軸的入射點旋轉DM鏡的后表面，直到反射光軸水平為止，這樣就確定了DM鏡后表面的傾斜角；

（2）調整DM鏡的前表面，以藍光光軸在DM鏡的后表面入射點為軸，旋轉改變DM鏡前表面的傾斜角，當反射光軸水平出射時旋轉過程完成，得到DM鏡的前表面的傾角，此時DM鏡的結構已經確定；

（3）調整綠光光軸，以綠光光軸在DM鏡前表面入射點為軸旋轉綠LED聚光鏡光軸，使出射光軸水平，這樣三個出射光軸方向完全一致；

（4）為了使三個出射光軸完全重合起出射點必須重合，方法是：通過移動聚光鏡可以改變出射光線出射點，在移動聚光鏡要防止位置干涉，并給結構留下空間，最后以光軸出射點重合為準；

c、LED聚光鏡再調整，原聚光鏡在模擬過程中發現在到達復眼陣列前表面光效率只有17%，主要是前部光束壓縮不到位，尺寸比復眼截面尺寸大，從復眼外部漏過，因此應該加大壓縮力度，在原結構上考慮光束壓縮方案不能實現，為此多加一個透鏡成為三片聚光鏡，經過優化光效達到97%，達到光能利用率的要求；

ｄ、復眼準直鏡牽涉到后續的復合棱鏡，在設計方案實體化的過程中會出現模擬上的偏差，這就要求光學設計軟件Zemax和光學模擬軟件Tracepro兩個軟件設計結果經常比對，確保復眼準直鏡聚焦在DMD工作面上，以此為準不斷調整Zemax的設計結果；

e、復眼的作用是均化全視場的照明即提高視場照明的均勻性，這樣就不允許光束不通過復眼陣列進入后續的照明系統，另外復眼陣列的長寬比應該等于DMD的長寬比，這樣在DMD上的光斑才能高效耦合，由于手機厚度方向是10毫米，按DMD長短邊比等于4：3，這樣復眼陣列的另外一邊的尺寸為10×４／3＝13毫米，那么復眼陣列的整體尺寸等于10×13，一般來說單個復眼尺寸短邊長一毫米，長邊等于1×4/3＝1.3毫米，因此短邊方向含復眼個數為10個，長邊方向含復眼個數為10個，這樣復眼陣列含復眼總數為100個，從復眼總數來看達到勻光的效果，另外從單個復眼尺寸來看其工藝加工時可以實現的，有了這些數據就可以做成復眼陣列模型，在Tracepro中進行模擬，最后如果光斑矩形和DMD的工作面相對傾斜，可以繞光軸旋轉復眼陣列，直到不相對傾斜為止；

f、復合棱鏡在ZEMAX的創建是很復雜的過程，其棱鏡各角度是通過主光線出射角的三個方向余弦來確定的，這是個空間角度問題，因此當在模擬過程中要隨時檢查主光線的出射角度是否符合要求，如果不符合就要微量改動ZEMAX的出射角，觀察Tracepro軟件模型中主光線出射角是否符合要求，如此往返調整設計直到符合要求為止；

g、反光鏡的調整，在Tracepro里給出光軸，在反光鏡的位置上設立一個旋轉點，以此為軸整體旋轉及后續光路的元件，使后續光學元件的投影鏡頭與照明光路的光軸平行，以此決定反光鏡的傾斜角，同時觀察全光束在反光鏡的攔截高度，確定反光鏡的尺寸和放置位置，整個調校在Tracepro中進行，精確判斷反射到DMD面上的光軸點是否在正中心，不在就需調整反光鏡的角度直到居中為止；

h、照明系統各個光學元件的位置，角度公差是在Tracepro軟件中模擬來確定的。