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光行天下 -> 投影系统光学设计 -> DLP求助可否选用RGB 3色单LED建模 [点此返回论坛查看本帖完整版本] [打印本页]

vinnce007 2015-01-09 09:54

DLP求助可否选用RGB 3色单LED建模

刚开始接触投影系统:单DLP投影系统，希望能采用单个3色LED作为光源照明（不考虑照度的情况下，仅探讨可行性） ;c DMcKKIA  
查阅网上很多资料都是采用多个LED照明（似乎是因为照度的问题） s@y;b0$gk  
GU/-L<g  
附件为本人尝试建立的模型。 >gM"*Laa?  
由于本人暂未学习ZEMAX中非序列的使用方法，无法做出完整正确的照明分析评价，仅尝试用序列模式中的SpotDiagram来观察DLP处的光点均匀性。 C8|#  
（若有犯低级错误，还请大神们帮忙指正） niW"o-}  
u^CL }t*  
疑问点 @EyB^T/  
一、目前所能查到的投影系统中均有合色镜，其主要作用真的是合色吗？（用R/G/B合成为白光） .]JIo&>5  
        曾尝试采用白光LED照明DLP，但其影像显示灰白色，并非彩色，故有此质疑。 NJ-Ji> w  
        个人理解：合色镜在合色的同时，更主要的是校正不同色光入射DLP的角度。因DLP只在固定角度入射的光才能被投影物镜投射出来。 [^6z>  
二、在光路的汇聚上，会有部分光线打在DLP外围，在优化时，是否应该打开渐晕？（此模型是以未开渐晕时的SpotDiagram为参考） U,61 3G  
三、增加的2个LensLets 是为了增加光照均匀性，同时避免光源成像在DLP上。 dga4|7-MY  
四、因为未加入合色镜，故RGB入射DLP的光线角度有差异，请问如此是否合理？ p4UEhT  
        若不合理，那是否按疑问点一中本人理解，则此系统需要以最后RGB三色平行入射DLP为主来重新设计。 M*Ej*#  
hiA\~}sl n  
希望大家不吝赐教。     V3r)u\ o'  
1、未设渐晕Layout op9vz[o#4  
'gg <)Bd  
rXE0jTf:a  
2、设渐晕后Layout  .P")S|  
{x_cgsn  
/`DKX }  
3、未设渐晕SpotDiagram cL;%2TMk  
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J[hmY=,  
4、设渐晕后SpotDiagram }Bsh!3D<.  
|O oczYf  
 (FaYagD  
附件： q1x[hv3 pP  
[attachment=60979] V+@}dJS  
u~Po5W/i  
光杆司令 2015-01-09 13:26
一、合色镜(dichroic filter)的确用于合色，只是基于时序控制，所以光路同时打开显示白色或者灰色是合理的(R+G+B=W)。 !k*B-@F  
二、渐晕需要根据DMD上光照的均匀度及F/#值合理控制，另外还可以控制杂散光。 &0%Z b~ts  
三、Lenslets主要用于匀光，是否成像在DMD上，视具体情况而定，高老师曾提出成像位置应该略后于DMD微镜面。 ?*+U[*M  
四、我的理解，角度差异没关系，只要光束使DMD均匀照明并且满足成像要求，相当于相同物点不同视场角的光线成像，投影出来的图像没有问题。 n8_X<jIp3  
T#E$sZ  
vinnce007 2015-01-09 14:26
光杆司令:一、合色镜(dichroic filter)的确用于合色，只是基于时序控制，所以光路同时打开显示白色或者灰色是合理的(R+G+B=W)。 l6w\E=K  
二、渐晕需要根据DMD上光照的均匀度及F/#值合理控制，另外还可以控制杂散光。 :KX*j$5U  
三、Lenslets主要用于匀光，是否成像在DMD上，视具体情况而定，高老师曾提出成像 .. (2015-01-09 13:26)  X{Vs  
,z#D[5  
非常感谢您的释疑，看完后我有如下疑惑，还请抽空帮忙看看是否正确~ Khi6z&B  
5ILKYUg,  
追问： >m1b/J3#  
1、在此设计中（单一 三色 LED 作为 单DLP系统的光源），我是否还有必要增加合色镜？ R+uZi~  
2、因本附件中的设计，在DMD处的入射光，R/G/B三色相互独立平行，是否存在风险==>如若我的绿光被允许进入DMD,此时我的蓝光因与绿光有偏转角度差，故可能造成蓝光无法完全被投影成像及造成杂光。 T|S-?X,  
7i xG{yu  
      我之所以将RGB三色做成平行光是因为我对DMD的理解： PP'5ANK  
      DMD需要平行光入射，然后再反射平行光进入投影镜头，再成像。 Vfy@?x= &  
      在DLP微镜理论上均偏转12° on / -12° off 的基础下，若非平行光入射，那么是否会造成原本应该亮 的地方变暗了？ = E_i  
)hO%W|  
3、我可以用SpotDiagram这种方式来看均匀性么？ a-,*iK{_u  
4、我可以理解您第四点的意思。 .@nfqv7{  
5、对于您所提到的F/#，我不知该如何理解。 ,.*D f)+  
     按论坛中前辈们的经验：DLP照明光路的F/#=1/2sin a (此处DLPa 为12°)，故F/#=2.4 （对于此值要如何参考，没有弄明白，仅仅知道这个公式） e> 9X  
     故此帖中的附件的出瞳直径约39.8mm，仅仅是将STOP面设置在DMD处，然后观察光点分布而来，并没有更大目标的优化~初学摸索中，还请见谅。 CUpRtE8@[_  
     而我的投影镜头F/#约为6（因入瞳直径已固定），那么这两者的F/#有何关联呢？ z-We>KX  
DU"Gz!X]Jd  
疑问好多多，呵呵~ LXby(|< j  
光杆司令 2015-01-09 21:47
vinnce007: 4NaT@68p  
非常感谢您的释疑，看完后我有如下疑惑，还请抽空帮忙看看是否正确~ &I'J4gk[  
追问： 8irTGA  
1、在此设计中（单一 三色 LED 作为 单DLP系统的光源），我是否还有必要增加合色镜？ "\;n t5L  
....... *< fJgc"3  
X~o;jJC  
1、你说的是“三基色LED”吗？如果是就不需要合色镜，一个单通道的光路即可，如你帖子图示光路。 =>'j_|  
2、这与前面问题四是同一个问题吗？详述一下，照在DMD相同点的不同角度的色光被微镜反会成理想复色弥散的像点(按投影镜头设计顺序应该是是投影面上物点)，前提是校正了镜头单色像差，并校正了色差。这是DMD投影的方式，这个方式与设计(由投影面到DMD反射面的像面缩小的顺序更好描述像差和校正像差)的顺序相反。 l> H'PP~  
另外DMD并不一定需要“平行光”才行，只要入射到DMD微镜上的光锥角合适就可以。这与12°相关，也间接和F/#有关。你可以查阅TI的关于DMD几何光学的文档。当然，所谓的亮暗也不会有问题，这和DMD的照明均匀度及投影系统设计有关。  1 <T|  
3、通常，序列模式里，并不能通过点列图看均匀性。但是对于现在讨论的LED，如果你设置正确，并且使用了lenslets作为积分器匀光，那么恭喜你，你可以通过点列图看均匀性。但是点列图分别给出了各个视场的光线分布，而不是它们的和。所以将所有视场(视场越多越好)的结果叠加就是光照实际效果。这就与非序列模式的对每条光线追迹得到每个pixel的光能量/照度分布的原理(积分)一致。其实在序列模式里，你可以使用Geometric image analysis分析均匀度及照明效率。当然，非序列分析更准确。 J#@+1 Nt  
4、你没理解吧，我也希望理解更透彻的同仁确认一下我的分析是否合理。 X_ Lt{mf  
5、F/#是我的知识盲点。但对12度倾斜而言，F/#=2.4是上限，投影镜头及照明光路需要满足F/#<2.4，不然至少会导致ON光路与FLAT光路重叠，整个系统设计失败。 "X?Zw$gRud  
以上只是我个人的理解，可能有不正确的地方，希望各位指正~
jccqqqqq 2015-01-20 15:22
o%lxEd r  
透镜阵列成像到DMD  在模拟的时候  我会适当的调整DMD的前后位置来保证光效和余量的比例（余量太小不好调整）。 P>~Usuf4  
IR2Qc6+{  
TZ n2,N  
如果镜头F#6    那到达DMD的光束就要保证在+- 4.87° 之间，才能保证光效 L)7{_s  
wS7Vo{#@\  
以上是个人理解，如果不对 还请各位指出
光杆司令 2015-01-23 13:40
jccqqqqq: :=q9ay   
透镜阵列成像到DMD  在模拟的时候  我会适当的调整DMD的前后位置来保证光效和余量的比例（余量太小不好调整）。 l96 AJB'  
如果镜头F#6    那到达DMD的光束就要保证在+- 4.87° 之间，才能保证光效 }+[!h=Bx  
.......  _ qQ  
,gkWksl9  
前面提到“投影镜头及照明光路需要满足F/#<2.4”，应该是F/#>2.4 n*|8 (fD  
sunguyzain 2015-01-31 22:01
3,   通常是靠fly eyes做均勻化，在這設計中沒有 |VM=:}s&  
1、合光是因為led rob 分別在不同channel @k:@mzB7R  
2、不用vignette j6 _w2  
4,  no，影響不大
vinnce007 2015-02-02 08:52
sunguyzain:3,   通常是靠fly eyes做均勻化，在這設計中沒有 2l8z/o7v  
1、合光是因為led rob 分別在不同channel 57U;\L;ZmZ  
2、不用vignette Oo%%f+  
4,  no，影響不大 (2015-01-31 22:01)  8O*O 5   
Pv8AWQQJ  
非常感谢您的回复，其中第三点，我的设计中是含有2片fly eyes的~呵呵
vinnce007 2015-02-02 08:55
jccqqqqq:透镜阵列成像到DMD  在模拟的时候  我会适当的调整DMD的前后位置来保证光效和余量的比例（余量太小不好调整）。 "V7&@3  
如果镜头F#6    那到达DMD的光束就要保证在+- 4.87° 之间，才能保证光效 80O[pf*?  
....... (2015-01-20 15:22)  & Pzr)W(  
,O"zz7  
谢谢您的释疑，最近在琢磨成像的部分，照明部分需求尽量能采用LCOS&DLP共用的结构~不知是否可行。呵呵
jccqqqqq 2015-02-02 10:23
光杆司令:前面提到“投影镜头及照明光路需要满足F/#<2.4”，应该是F/#>2.4 D^9r#&  
 (2015-01-23 13:40)  -*Z;EA-  
|/-H:\5  
缩写形式，大于小于好像都能说通，关键知道意思就行了
jccqqqqq 2015-02-02 10:26
vinnce007:谢谢您的释疑，最近在琢磨成像的部分，照明部分需求尽量能采用LCOS&DLP共用的结构~不知是否可行。呵呵 (2015-02-02 08:55)  2}P?N  
OTNcNY  
DLP一般都是配合  RTIR 或者 TIR使用的    也看到casio使用双反射镜 来实现，但我认为 你想 LCOS和DLP共用 同一成像镜头的可能性不大，个人意见.
vinnce007 2015-02-02 14:11
jccqqqqq:DLP一般都是配合  RTIR 或者 TIR使用的    也看到casio使用双反射镜 来实现，但我认为 你想 LCOS和DLP共用 同一成像镜头的可能性不大，个人意见. (2015-02-02 10:26)  Gf(|?" H  
=}6yMR!4R<  
嗯  了解到LCOS必须用到PBS棱镜 所以还是要分开来想~不能偷懒。呵呵
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