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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） Am_>x8z  
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） N5h9){Mx  
o. ;Vrc  
附件为本人尝试建立的模型。 XmwAYf  
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。 PMV,*`"9"A  
（若有犯低级错误，还请大神们帮忙指正） [ ~2imS  
Z6A-i@  
疑问点 :dAd5v2f  
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） 2\QsF,@`YU  
        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。 _lFw1pa#\  
        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。 *8/Xh)B;  
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） G3%Ju=  
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。 lM{ fld  
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？ l-l7jq]R  
        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。 j)6p>6  
Xq&BL,lS  
希望大家不吝赐教。     F_jHi0A  
1、未设渐晕Layout [!-gb+L  
1{ %y(?`  
>MYDwH  
2、设渐晕后Layout e)g &q'O  
HP1QI/*v  
Wi'}d6c  
3、未设渐晕SpotDiagram q*3keB;X  
gJ'pwSA  
@XV&^l -  
4、设渐晕后SpotDiagram |f#hGk6  
m(6d3P  
q1( [mHZ  
附件： cN8Fn4gq  
[attachment=60979] )J}v.8   
Oo}h:3?  
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)。 0)332}Oh  
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。 dD=$$( je  
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。 +*:mKx@Nw  
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。 MQ-u9=ys  
MK=oGzK  
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)。 d&+]@ Ii  
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。 `MI\/oM@  
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) @xWWN  
/wJ#-DZ  
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~ @z1QoZ^w  
YV.' L  
追问： &-=~8  
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？ {=GmXd%D  
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。 3``JrkPI  
32ki ?\P  
      我之所以将RGB三色做成平行光是因为我对DMD的理解： .LDZqWr-  
      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。 iB)\* )  
      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？ X:i?gRy"  
6Z_V,LD9L  
3、我可以用SpotDiagram这种方式来看均匀性么？ :nIMZRJ_!E  
4、我可以理解您第四点的意思。 a=MN:s?Fc0  
5、对于您所提到的F/#，我不知该如何理解。 ]o] VS  
     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） 4S26TgY  
     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。 H$I~Vz[\yb  
     而我的投影镜头F/#约为6（因入瞳直径已固定），那么这两者的F/#有何关联呢？ 6e ?xu8|  
kLgkUck8]  
疑问好多多，呵呵~ y0xBNhev  
光杆司令 2015-01-09 21:47
vinnce007: GQ1/pys  
非常感谢您的释疑，看完后我有如下疑惑，还请抽空帮忙看看是否正确~ bSe\d~{  
追问： 94B%_  
1、在此设计中（单一 三色 LED 作为 单DLP系统的光源），我是否还有必要增加合色镜？ *O[/KR%  
....... *EuX7LEu_  
fTj@/"a  
1、你说的是“三基色LED”吗？如果是就不需要合色镜，一个单通道的光路即可，如你帖子图示光路。 zQ+Mu^|u+  
2、这与前面问题四是同一个问题吗？详述一下，照在DMD相同点的不同角度的色光被微镜反会成理想复色弥散的像点(按投影镜头设计顺序应该是是投影面上物点)，前提是校正了镜头单色像差，并校正了色差。这是DMD投影的方式，这个方式与设计(由投影面到DMD反射面的像面缩小的顺序更好描述像差和校正像差)的顺序相反。 Mxl;Im]!`.  
另外DMD并不一定需要“平行光”才行，只要入射到DMD微镜上的光锥角合适就可以。这与12°相关，也间接和F/#有关。你可以查阅TI的关于DMD几何光学的文档。当然，所谓的亮暗也不会有问题，这和DMD的照明均匀度及投影系统设计有关。 /l<(i+0  
3、通常，序列模式里，并不能通过点列图看均匀性。但是对于现在讨论的LED，如果你设置正确，并且使用了lenslets作为积分器匀光，那么恭喜你，你可以通过点列图看均匀性。但是点列图分别给出了各个视场的光线分布，而不是它们的和。所以将所有视场(视场越多越好)的结果叠加就是光照实际效果。这就与非序列模式的对每条光线追迹得到每个pixel的光能量/照度分布的原理(积分)一致。其实在序列模式里，你可以使用Geometric image analysis分析均匀度及照明效率。当然，非序列分析更准确。 6xDk3   
4、你没理解吧，我也希望理解更透彻的同仁确认一下我的分析是否合理。 LuySa2 ,  
5、F/#是我的知识盲点。但对12度倾斜而言，F/#=2.4是上限，投影镜头及照明光路需要满足F/#<2.4，不然至少会导致ON光路与FLAT光路重叠，整个系统设计失败。 T`e`nQ0nn  
以上只是我个人的理解，可能有不正确的地方，希望各位指正~
jccqqqqq 2015-01-20 15:22
1J[$f>%n]  
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）。 X$@`4  
!yv>e7g^  
QD7KE6KP'  
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 1 *' /B  
lrJV"H  
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: %.d.h;^T  
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）。 +d#8/S*  
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(RS ;  
....... [\3ZMH *  
; =n}61  
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 F^/KD<cgK  
sunguyzain 2015-01-31 22:01
3,   通常是靠fly eyes做均勻化，在這設計中沒有 B:X%k/{  
1、合光是因為led rob 分別在不同channel VLV]e_D6s  
2、不用vignette `^Ll@Cx"  
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 k={1zl ;  
1、合光是因為led rob 分別在不同channel UF^[?M =  
2、不用vignette 2FaCrc/  
4,  no，影響不大 (2015-01-31 22:01)  Q>Klkd5(  
. q -: 3b  
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）。 e`b#,=  
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 xE;O =mI  
....... (2015-01-20 15:22)  *GoTN  
M1WD^?tKQ.  
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 AcuF0KWw/  
 (2015-01-23 13:40)  V>T?'GbS  
MBg[hu%  
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)  4=tR_s  
Z71m(//*}  
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)  WBE>0L  
\~5|~|9<  
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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