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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） lJfk4 -;M  
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） RiQg]3oY  
L|(U%$  
附件为本人尝试建立的模型。 SQ+r'g  
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。 BL>~~  
（若有犯低级错误，还请大神们帮忙指正） as/PM"  
|${ImP  
疑问点 %52x:qGa  
一、目前所能查到的投影系统中均有合色镜，其主要作用真的是合色吗？（用R/G/B合成为白光） rk;]7Wu  
        曾尝试采用白光LED照明DLP，但其影像显示灰白色，并非彩色，故有此质疑。 {=J:  
        个人理解：合色镜在合色的同时，更主要的是校正不同色光入射DLP的角度。因DLP只在固定角度入射的光才能被投影物镜投射出来。 #k &#d9}  
二、在光路的汇聚上，会有部分光线打在DLP外围，在优化时，是否应该打开渐晕？（此模型是以未开渐晕时的SpotDiagram为参考） y}={S,z%22  
三、增加的2个LensLets 是为了增加光照均匀性，同时避免光源成像在DLP上。 UNv!G/i-5  
四、因为未加入合色镜，故RGB入射DLP的光线角度有差异，请问如此是否合理？ 92D~trn  
        若不合理，那是否按疑问点一中本人理解，则此系统需要以最后RGB三色平行入射DLP为主来重新设计。 }Cfl|t<5f  
s7:_!Nd@8  
希望大家不吝赐教。     6#jql  
1、未设渐晕Layout E|RC|Sz=u  
aTH$+f1?Q  
D-i, C~W  
2、设渐晕后Layout X6t9*|C  
aEa+?6;D  
a\,V>}e  
3、未设渐晕SpotDiagram Q;q{1M>  
"dOQ)<;  
y|0/;SjV  
4、设渐晕后SpotDiagram ^ )!eiM  
#E\6:UnT  
D ZZRu8~  
附件： SS _6VE*sI  
[attachment=60979] ~g#/q~UE  
_):@C:6  
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)。 !:esdJH  
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。 ~d\V>  
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。 `]4(Z"R  
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。 rp1+K4]P  
g6.I~o Q j  
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)。  +`ov1h  
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。 lq, ]E/<&  
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) O2="'w'kR  
87!m l  
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~ ZZCm438  
)vVf- zU  
追问： $}z/BV1I  
1、在此设计中（单一 三色 LED 作为 单DLP系统的光源），我是否还有必要增加合色镜？ JV'aqnb.8\  
2、因本附件中的设计，在DMD处的入射光，R/G/B三色相互独立平行，是否存在风险==>如若我的绿光被允许进入DMD,此时我的蓝光因与绿光有偏转角度差，故可能造成蓝光无法完全被投影成像及造成杂光。 fZ;}_wR-H  
#qD[dC$[t  
      我之所以将RGB三色做成平行光是因为我对DMD的理解： W@'*G*f  
      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。 ZBN,%P!P0  
      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？ sdyNJh7Jr  
v*<rNZI  
3、我可以用SpotDiagram这种方式来看均匀性么？ `s Pk:cNz~  
4、我可以理解您第四点的意思。 87eH~&<1  
5、对于您所提到的F/#，我不知该如何理解。 k"/Rjd(;  
     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） , `EOJ"|  
     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。 s| Q1;%T j  
     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？ ue'dI   
_p'@.P  
疑问好多多，呵呵~ :2C <;o  
光杆司令 2015-01-09 21:47
vinnce007: a l6y=;\jZ  
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~ hlze]d?z  
追问： X!'C'3X  
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？ 1sonDBd0@;  
....... h{$k%YJ?  
=l${p*ABQ  
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。 wAX;)PLg  
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。 !cM<&3/  
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。 dC-~=}HR^  
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。 [{)Z^  
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。 M6^ \LtFt  
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。 {2D|,yH=  
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
8TP~=qU  
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）。 J[hmY=,  
W83PMiN"T-  
}Bsh!3D<.  
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 Z~8%bfpe  
H-v[ShE  
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: &y=OZ !M  
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）。 mI4GBp  
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 vN],9 q  
....... rOt{bh6r  
 p#]9^oA  
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 eF.nNu  
sunguyzain 2015-01-31 22:01
3,   通常是靠fly eyes做均勻化，在這設計中沒有 'h'pM#D  
1、合光是因為led rob 分別在不同channel rA B=H*|6  
2、不用vignette /}>8|#U3y  
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 E Zf|>^N  
1、合光是因為led rob 分別在不同channel h;+O96V4.  
2、不用vignette $A{$$8P  
4,  no，影響不大 (2015-01-31 22:01)  )rj!/%  
.U|'KCM9m  
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）。 B\rY\  
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 LA\3 ,Uv  
....... (2015-01-20 15:22)  V*te8HIe  
iH-,l  
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 z0ufLxq  
 (2015-01-23 13:40)  Ofoh4BL'1@  
vYXhWqL~  
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)  v?3xWXX,  
U5cbO{\ 3I  
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)  TOP,]N/F H  
g?j^d:  
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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