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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） !JA63  
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） |@nXlZE  
up?8Pq*  
附件为本人尝试建立的模型。 ~x+w@4)a>  
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。 e2Dj%=`EU  
（若有犯低级错误，还请大神们帮忙指正） dewu@  
,58[WZG  
疑问点 umeb&\:8S-  
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） h2]Od(^[  
        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。 zb(u?U  
        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。 >v{m^|QqB  
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） M DpXth7  
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。 FtXEudk  
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？ /~Iy1L#  
        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。 7E'C o|  
(;h\)B!o  
希望大家不吝赐教。     *`W82V  
1、未设渐晕Layout &!=3Fbn  
X}Lp!.i9o  
n 8Fi?/  
2、设渐晕后Layout -eya$C  
.:0nK bW  
ZO~N|s6B^  
3、未设渐晕SpotDiagram ]_h"2|  
/T@lHxX  
mon(A|$|j  
4、设渐晕后SpotDiagram  O-k(5Zb  
(\T?p9  
xab[  
附件： ?@#<>7V  
[attachment=60979] 'D bHXS7N  
= FQH  
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)。 1g@kHq  
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。 ``={FaV~m  
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。 +MEWAW[}^  
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。 _LK(j;6K}  
@`3)?J[w  
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)。 tk~7>S  
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。 &7}-Xvc  
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) O75ioO0  
:  wb\N'b  
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~ c_%vD~6W-  
oU67<jq  
追问： Yr"G)i~"Y  
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？ Z#d_<e?  
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。 OfIml.  
}KJ/WyYW  
      我之所以将RGB三色做成平行光是因为我对DMD的理解： c}$?k@=  
      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。 <.~j:GbsE  
      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？ 2g|+*.*`  
}[? X%=  
3、我可以用SpotDiagram这种方式来看均匀性么？ 5q@o,d  
4、我可以理解您第四点的意思。 ~u7a50  
5、对于您所提到的F/#，我不知该如何理解。 s!uewS.  
     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） v"\Q/5p  
     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。 Q_]O[Kx  
     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？ *S`& X Pj  
9^>nZ6  
疑问好多多，呵呵~ 9tqX77UK  
光杆司令 2015-01-09 21:47
vinnce007: d*4fl.  
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~ R^{Ow  
追问： P0Z1cN}  
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？ #0zMPh /U}  
....... #EgFB}>1  
|Rf4^vN  
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。 _r^Cu.[7  
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。 YP5V~-O/  
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。 gR )xw)!  
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。 ^~E?7{BL  
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。 OjcxD5"v9  
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。 pA&CBXio  
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
MR}GxI  
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）。 |W[BqQIf  
7`9J.L&,;  
2WE_NEpJI  
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 .BuXg<`  
w)2X0ev"  
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: @62QDlt;  
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）。 4Qh\3UL~  
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?F-w;wHN  
....... >T: Yp<  
Pp.qDkT  
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 O%?noW  
sunguyzain 2015-01-31 22:01
3,   通常是靠fly eyes做均勻化，在這設計中沒有 t F^|,9_<  
1、合光是因為led rob 分別在不同channel f7NK0kuA  
2、不用vignette Q%:#xG5AmE  
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 Z[+H$=$%  
1、合光是因為led rob 分別在不同channel 1%W|>M`  
2、不用vignette dfkmIO%9X  
4,  no，影響不大 (2015-01-31 22:01)  PP{2{  
!B 36+W+  
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）。 @WuB&uF=d  
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 Rb_HD  
....... (2015-01-20 15:22)  >icK]W  
U4hsbraz  
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 Mnpb".VU#T  
 (2015-01-23 13:40)  (tGK~!cAv  
-0| '{  
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)  ihH!"HH+  
+7+ VbsFG  
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)  xKsn);].`  
?h>mrj  
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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