为了改善传统的数字光处理投影系统(DLP)体积较大、结构复杂、成本较高、对光源的利用效率较低的问题, 采用一种基于单颗三色发光二极管作为照明光源, 单颗透镜形成平行光的新型DLP投影光路结构的方法, 对传统光路进行了改进与优化。无需传统光路中的色轮, 透镜直接实现了传统投影光路中聚光和匀光的复杂结构, 并利用TRACEPRO软件进行建模, 通过光线追迹对该投影光路进行了光学分析。结果表明, 整个光学系统的体积控制在76.8mm×32.2mm×25mm, 光能利用率达到了60.1%, 光斑均匀性达到了96.6%, 屏幕表面的光通量为21.7lm。该研究减小了投影光路体积, 简化了光学结构, 提高了光能利用率。

现有的数字光处理投影(DLP)系统采用色轮和中继透镜等元器件, 由此导致投影系统结构复杂。针对现有技术的缺陷, 本文设计了一种以三色LED作为照明光源, 以梯度折射率透镜形成平行光的新型DLP投影系统。和传统的投影系统相比, 减少了色轮、中继透镜、反射镜等元器件, 简化了光学系统的结构。借助于Tracepro软件进行了模拟与仿真, 对光线追迹的结果进行分析, 分析得到整个投影系统的光斑均匀性为96.9%。结果表明本设计使投影系统的光路得到了简化, 光斑的均匀性也得到了改善。本设计只需要选择合适的投影镜头, 就可以消除LED面光源宽度过大对投影光斑的影响。

为了提高夜视兼容的液晶显示器(LCD)显示屏的显示效果, 在使用红绿蓝三色LED为背光源的基础上, 增加了红外LED, 将不同的LED搭配成在不同模式下使用的两套光源。根据10.4 in(1 in=2.54 cm)背光源的亮度和均匀性的要求, 将背光源当作朗伯发光体来计算亮度, 以便于选择LED的类型, 确定LED的数量和排列方式, 合理选择光学膜片及设计背光模组的结构。由于红外LED的发光功率可调节, 在夜视兼容模式下, 不仅可以通过夜视仪看清LCD显示屏上的信息, 而且用裸眼也可以轻易看清显示屏上的信息。通过TracePro软件进行仿真并分析, 结果发现设计的背光模组同时满足了LCD显示屏的强光下可视和夜视兼容两项要求。