[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

技術領域

本發明涉及一種光學元件的設計方法，尤其涉及一種微投影系統各光學元件設計再調整的方法。

背景技術

?現在市場上有一種微投影手機樣品，它含有一種微投影的光學系統，其光路圖的布置是按傳統的作圖法作出的，所以不夠精確，模擬得到的參數與實際產品有較大偏差，所以投影效果較差.需要一種在模擬光路中直接調整來確定結構的方法。

發明內容

本發明的目的在于提供－種系統各光學元件設計再調整的方法。其具體方法為：

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（根據LED主波長實測結果來確定）；

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。

從本發明的技術方案可以看出，由于在調整過程隨時監控系統的透過率，遵循了照明系統是由能量觀點進行設計的原則，因此是可行的。

附圖說明

圖1是本發明微投影系統各光學元件設計再調整的方法的手機照明光路圖；