經(jīng)常在“光行天下”下載資料和旁觀各位前輩的技術(shù)討論，為了杜絕“白嫖”的嫌疑，這里和大家分享一下微型
投影光機光學設(shè)計的一些個人經(jīng)驗。
z* `8 1 rLVAI#ci= 因為論壇中關(guān)于
鏡頭設(shè)計的帖子已經(jīng)很多，我不敢班門弄斧，所以只對基于DLP平臺（也就是DMD）的微型投影光機的
照明部分的
光學設(shè)計做簡單的闡述，僅供參考！如果和各位大牛的想法相左，也請輕噴！
%"z W] B]hZ4.B1 首先，我認為微投的光學設(shè)計主要分為兩個板塊：成像光學設(shè)計和照明光學設(shè)計；而照明光學設(shè)計我認為主要也分為三個部分：
LED準直光路，復(fù)眼光路和DMD聚光光路。我通常把LED準直光路叫“Condensor部分”，復(fù)眼光路就是“Lens Array部分”，DMD聚光光路叫“Relens部分”。而照明光路和成像光路的連接部分通常是棱鏡。這些年常用的棱鏡有“RTIR棱鏡”和“TIR棱鏡”，也有不用棱鏡的，很少。這個連接部分需要考慮的主要光學因素是兩者的“F/#”和“主光線角度”。
r|P4|_No X%gJ, c(4 我習慣把投影的照明光學設(shè)計分成上述三個部分來單獨設(shè)計，當然，在單獨設(shè)計前需要首先通過“光學擴展量”的統(tǒng)籌計算來分配光學
參數(shù)。比如每個部分的出入射光角度和出入射光的光斑尺寸等等，說得專業(yè)一點就是NA值，或者F/#。這個工作是軟件無法提供的，需要研究任意一本《幾何光學》上的光學理論，這里我要感謝幫助過我的高老師，前領(lǐng)導CXH，ZY，同事Arther，Cyan，F(xiàn)Y，MHH等等。
ybB}|4d& G +YF 當我們通過上述計算已經(jīng)得到了與設(shè)計要求的DMD尺寸匹配的LED型號，有效光學口徑范圍，有效光程尺寸等參數(shù)之后，接下來就是各個擊破了：
1'd "O
@ q3I,3?_ 1.Condensor部分：
> W0 hrt?b w |M?t{ Ii
K&v<(] 通過上面的圖片可以很容易判斷，目前基于LED光源的微型投影，其
光源準直部分大多采用兩片式，一般是1G+1P，其實要求很簡單，就是一句話：在最小的有效光斑口徑下做到輸出盡量小角度的出射光線！做到這個光學指標之后，其余的大部分工作就是機械問題，比如：鏡片尺寸是否合理？鏡片材料是否便宜，好加工？鏡片的形狀是否好加工？非球面鏡片的面型是否好開模？非球面鏡片的面型是否敏感？鏡片的鍍膜是否穩(wěn)定？等等。
^*0;Z<_ aE;!mod 2.Relens部分：
m\V J= w
S;(u[W ?,Hk]Rl3 這個部分相對于Condensor部分就難一些了。首先就體現(xiàn)在你用什么棱鏡，“TIR”還是“RTIR”？然后就是要用“序列模式”還是“非序列模式”？如果是“序列模式”，那要了解“反射面設(shè)置”，“鏡片的偏心設(shè)置”，“鏡片的傾斜設(shè)置”等等，然后需要記住“坐標斷點”的邏輯關(guān)系，不要弄錯了�；镜脑O(shè)計框架可以參考“廣景”“安華”“揚明”等微投影公司的，目前來看，這十年變化不是很大。
P@Qo2zTh% C f+O7Y`^ 說完基本設(shè)置，在優(yōu)化的時候，可能需要一點點的鏡頭設(shè)計知識，比如“遠心鏡頭成像原理”，“光線控制知識”，“Spot點斑優(yōu)化知識”，“光線角度控制知識”，可能每個人的習慣不一樣，我的鏡頭設(shè)計能力非常一般，但用在照明設(shè)計上也算夠用。不管什么水平，在這里，終極目的就是要把之前“Condensor部分”定義的有效光斑內(nèi)的光線均勻地，高效地，盡量清晰地呈現(xiàn)在DMD有效面上（當然要適當留一些光斑余量，TI給出的建議是15%-20%，因具體項目而異）。
*Lufz-[1 6 \]-J*e> 3.Lens Array部分——復(fù)眼部分：
2f-Z\3)9 J @ce4sSo 
sC}/?^q ?+TD2~rD( 
復(fù)眼其實只要了解了它的工作原理，那么設(shè)計起來就相對簡單了。
* T~sR'K+| L72GF5+!! 復(fù)眼在投影光路中的作用是將LED上面的光均勻化，然后在照射到DMD面上，使投影出來的畫面顏色和亮度更加一致。我理解的“復(fù)眼勻光原理”不是像通常人理解的“照度上面的均勻化”，而是有一個“卷積”的效果，類似于“傅里葉變換”，將“照度均勻化”的需求變成了“角度均勻化”的過程，這也是為什么“復(fù)眼
透鏡”通常被叫做“光學積分器”的一個原因。
D QZS%) !Q ? 4sAB 扯理論容易讓人蒙圈，簡單來說就是：入射光S1面的焦點要剛好在出射光S2面上面！這個和材料的折射率和兩個面的R值有關(guān)（一般兩個面的R值取同一個值，原因自己體會），然后再根據(jù)我們之前第一步的Condensor設(shè)計和第二步的Relens設(shè)計的口徑要求和光線角度要求，設(shè)置合理的單眼長寬尺寸，理論上這個長寬尺寸應(yīng)該和DMD的長寬尺寸比例一致，但通常情況下，因為我們的Relens部分不是旋轉(zhuǎn)對稱的模型，兩邊的光程并不統(tǒng)一，所以光斑的長邊和短邊實際照射到DMD有效面的放大倍率不一致，所以一般復(fù)眼的長邊和短邊的比值要小于DMD的長邊和短邊的比值。這個工作可以在
ZEMAX上面完成，也可以在TracePro和
Lighttools上完成。
p;B
+g X qNvKlwR9;k 4.整體合成模擬：
D@3|nS X!"y> J 理論上來說，我們用的ZEMAX，TracePro，Lighttools，ASAP等軟件都可以進行整體模擬，我的習慣是這樣子的，僅供參考：
