微投影系统各光学元件设计再调整的方法技术方案

本发明专利技术公开了－种系统各光学元件设计再调整的方法。其具体方法为：a、在TracePro中模拟的准备工作b、实际调整步骤如下：（1）先调整DM镜后表面；（2）调整DM镜的前表面；（3）调整绿光光轴；c、LED聚光镜再调整，ｄ、复眼准直镜的调整，e、复眼的调整，f、复合棱镜的调整，g、反光镜的调整，h、照明系统各个光学元件的位置，角度公差是在TracePro软件中模拟来确定的。由于在调整过程随时监控系统的透过率，遵循了照明系统是由能量观点进行设计的原则，因此是可行的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光学元件的设计方法，尤其涉及一种。
技术介绍
现在市场上有一种微投影手机样品，它含有一种微投影的光学系统，其光路图的布置是按传统的作图法作出的，所以不够精确，模拟得到的参数与实际产品有较大偏差，所以投影效果较差.需要一种在模拟光路中直接调整来确定结构的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种系统各光学元件设计再调整的方法。其具体方法为: a、在TracePro中模拟的准备工作 为了验证方法是否正确，要通过TracePiO软件来模拟，为此要做以下准备工作，步骤如下: (1)通过设置各元件光轴来检查其位置是否整正确； (2)实测三基色波长，红光是6218纳米，绿光是523.5纳米，蓝光是455.3纳米(根据LED主波长实测结果来确定)； b、实际调整步骤如下: (1)先调整DM镜后表面，从红光LED作出光轴，然后绕红光光轴的入射点旋转DM镜的后表面，直到反射光轴水平为止。这样就确定了 DM镜后表面的倾斜角； (2)调整DM镜的前表面，以蓝光光轴在DM镜的后表面入射点为轴，旋转改变D M镜前表面的倾斜角，当反射光轴水平出射时旋转过程完成，得到D M镜的前表面的倾角，此时DM镜的结构已经确定； (3)调整绿光光轴，以绿光光轴在DM镜前表面入射点为轴旋转绿L E D聚光镜光轴，使出射光轴水平，这样三个出射光轴方向完全一致； (4)为了使三个出射光轴完全重合起出射点必须重合，方法是:通过移动聚光镜可以改变出射光线出射点，在移动聚光镜要防止位置干涉，并给结构留下空间，最后以光轴出射点重合为准； c、LED聚光镜再调整，原聚光镜在模拟过程中发现在到达复眼阵列前表面光效率只有17%，主要是前部光束压缩不到位，尺寸比复眼截面尺寸大，从复眼外部漏过，因此应该加大压缩力度，在原结构上考虑光束压缩方案不能实现，为此多加一个透镜成为三片聚光镜，经过优化光效达到97%，达到光能利用率的要求； d、复眼准直镜牵涉到后续的复合棱镜，在设计方案实体化的过程中会出现模拟上的偏差，这就要求光学设计软件Zemax和光学模拟软件Tracepix)两个软件设计结果经常比对，确保复眼准直镜聚焦在DMD工作面上，以此为准不断调整Zemax的设计结果； e、复眼的作用是均化全视场的照明即提高视场照明的均匀性，这样就不允许光束不通过复眼阵列进入后续的照明系统，另外复眼阵列的长宽比应该等于DMD的长宽比，这样在DMD上的光斑才能高效耦合，由于手机厚度方向是10毫米，按DMD长短边比等于4:3，这样复眼阵列的另外一边的尺寸为10X4 / 3 = 13毫米，那么复眼阵列的整体尺寸等于10X13，一般来说单个复眼尺寸短边长一毫米，长边等于IX 4/3 = 1.3毫米，因此短边方向含复眼个数为10个，长边方向含复眼个数为10个，这样复眼阵列含复眼总数为100个，从复眼总数来看达到匀光的效果，另外从单个复眼尺寸来看其工艺加工时可以实现的，有了这些数据就可以做成复眼阵列模型，在TracepiO中进行模拟，最后如果光斑矩形和DMD的工作面相对倾斜，可以绕光轴旋转复眼阵列，直到不相对倾斜为止； f、复合棱镜在ZEMAX的创建是很复杂的过程，其棱镜各角度是通过主光线出射角的三个方向余弦来确定的，这是个空间角度问题，因此当在模拟过程中要随时检查主光线的出射角度是否符合要求，如果不符合就要微量改动ZEMAX的出射角，观察Tracepro软件模型中主光线出射角是否符合要求,如此往返调整设计直到符合要求为止； g、反光镜的调整，在TracepiO里给出光轴，在反光镜的位置上设立一个旋转点，以此为轴整体旋转及后续光路的元件，使后续光学元件的投影镜头与照明光路的光轴平行，以此决定反光镜的倾斜角，同时观察全光束在反光镜的拦截高度，确定反光镜的尺寸和放置位置，整个调校在Tracepro中进行，精确判断反射到DMD面上的光轴点是否在正中心，不在就需调整反光镜的角度直到居中为止； h、照明系统各个光学元件的位置，角度公差是在TracepiO软件中模拟来确定的。从本专利技术的技术方案可以看出，由于在调整过程随时监控系统的透过率，遵循了照明系统是由能量观点进行设计的原则，因此是可行的。【附图说明】图1是本专利技术的手机照明光路图； 图2是本专利技术的调整D M镜的前后表面的倾斜角的示意图； 图3是本专利技术的调整绿光LED聚光镜倾斜角和位直的不意图； 图4是本专利技术的复眼调整示意图； 图5是本专利技术的复眼准直聚光镜在ZEMAX中调整如的不意图； 图6是本专利技术的复眼准直聚光镜在Tracepro调整前的示意图； 图7是本专利技术的复眼准直聚光镜在Tracepro调整后的示意图。【具体实施方式】下面结合附图，对本专利技术作进一歩详述。实施例1，参见附图1至图7，一种系统各光学元件设计再调整的方法。其具体方法为: a、在TracePro中模拟的准备工作 为了验证方法是否正确，要通过TracePiO软件来模拟，为此要做以下准备工作，步骤如下: (1)通过设置各元件光轴来检查其位置是否整正确； (2)实测三基色波长，红光是6218纳米，绿光是523.5纳米，蓝光是455.3纳米(根据LED主波长实测结果来确定)； b、实际调整步骤如下: (1)先调整DM镜后表面，从红光LED作出光轴，然后绕红光光轴的入射点旋转DM镜的后表面，直到反射光轴水平为止。这样就确定了 DM镜后表面的倾斜角； (2)调整DM镜的前表面，以蓝光光轴在DM镜的后表面入射点为轴，旋转改变DM镜前表面的倾斜角，当反射光轴水平出射时旋转过程完成，得到DM镜的前表面的倾角，此时DM镜的结构已经确定； (3 )调整绿光光轴，以绿光光轴在DM镜前表面入射点为轴旋转绿LED聚光镜光轴，使出射光轴水平，这样三个出射光轴方向完全一致； (4 )为了使三个出射光轴完全重合起出射点必须重合，方法是:通过移动聚光镜可以改变出射光线出射点，在移动聚光镜要防止位置干涉，并给结构留下空间，最后以光轴出射点重合为准； c、LED聚光镜再调整，原聚光镜在模拟过程中发现在到达复眼阵列前表面光效率只有17%，主要是前部光束压缩不到位，尺寸比复眼截面尺寸大，从复眼外部漏过，因此应该加大压缩力度，在原结构上考虑光束压缩方案不能实现，为此多加一个透镜成为三片聚光镜，经过优化光效达到97%，达到光能利用率的要求； d、复眼准直镜牵涉到后续的复合棱镜，在设计方案实体化的过程中会出现模拟上的偏差，这就要求光学设计软件Zemax和光学模拟软件Tracepix)两个软件设计结果经常比对，确保复眼准直镜聚焦在DMD工作面上，以此为准不断调整Zemax的设计结果； e、复眼的作用是均化全视场的照明即提高视场照明的均匀性，这样就不允许光束不通过复眼阵列进入后续的照明系统，另外复眼阵列的长宽比应该等于DMD的长宽比，这样在DMD上的光斑才能高效耦合，由于手机厚度方向是10毫米，按DMD长短边比等于4:3，这样复眼阵列的另外一边的尺寸为IOX 4 / 3 = 13毫米，那么复眼阵列的整体尺寸等于10X13，一般来说单个复眼尺寸短边长一毫米，长边等于I X 4/3 = 1.3毫米，因此短边方向含复眼个数为10个，长边方向含复眼本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统各光学元件设计再调整的方法，其特征在于：具体方法为a、在TracePro中模拟的准备工作为了验证方法是否正确，要通过TracePro软件来模拟，为此要做以下准备工作，步骤如下：（1）通过设置各元件光轴来检查其位置是否整正确；（2）实测三基色波长,红光是6218纳米，绿光是523.5纳米，蓝光是455.3纳米；b、实际调整步骤如下：（1）先调整DM镜后表面，从红光LED作出光轴，然后绕红光光轴的入射点旋转DM镜的后表面，直到反射光轴水平为止，这样就确定了DM镜后表面的倾斜角；（2）调整DM镜的前表面，以蓝光光轴在DM镜的后表面入射点为轴，旋转改变DM镜前表面的倾斜角，当反射光轴水平出射时旋转过程完成，得到DM镜的前表面的倾角，此时DM镜的结构已经确定；（3）调整绿光光轴，以绿光光轴在DM镜前表面入射点为轴旋转绿LED聚光镜光轴，使出射光轴水平，这样三个出射光轴方向完全一致；（4）为了使三个出射光轴完全重合起出射点必须重合，方法是：通过移动聚光镜可以改变出射光线出射点，在移动聚光镜要防止位置干涉，并给结构留下空间，最后以光轴出射点重合为准；c、LED聚光镜再调整，原聚光镜在模拟过程中发现在到达复眼阵列前表面光效率只有17%，主要是前部光束压缩不到位，尺寸比复眼截面尺寸大，从复眼外部漏过，因此应该加大压缩力度，在原结构上考虑光束压缩方案不能实现，为此多加一个透镜成为三片聚光镜，经过优化光效达到97%，达到光能利用率的要求；ｄ、复眼准直镜牵涉到后续的复合棱镜，在设计方案实体化的过程中会出现模拟上的偏差，这就要求光学设计软件Zemax和光学模拟软件Tracepro两个软件设计结果经常比对，确保复眼准直镜聚焦在DMD工作面上，以此为准不断调整Zemax的设计结果；e、复眼的作用是均化全视场的照明即提高视场照明的均匀性，这样就不允许光束不通过复眼阵列进入后续的照明系统，另外复眼阵列的长宽比应该等于DMD的长宽比，这样在DMD上的光斑才能高效耦合，由于手机厚度方向是10毫米，按DMD长短边比等于4：3，这样复眼阵列的另外一边的尺寸为10×４／3＝13毫米，那么复眼阵列的整体尺寸等于10×13，一般来说单个复眼尺寸短边长一毫米，长边等于1×4/3＝1.3毫米，因此短边方向含复眼个数为10个，长边方向含复眼个数为10个，这样复眼阵列含复眼总数为100个，从复眼总数来看达到匀光的效果，另外从单个复眼尺寸来看其工艺加工时可以实现的，有了这些数据就可以做成复眼阵列模型，在Tracepro中进行模拟，最后如果光斑矩形和DMD的工作面相对倾斜，可以绕光轴旋转复眼阵列，直到不相对倾斜为止；f、复合棱镜在ZEMAX的创建是很复杂的过程，其棱镜各角度是通过主光线出射角的三个方向余弦来确定的，这是个空间角度问题，因此当在模拟过程中要随时检查主光线的出射角度是否符合要求，如果不符合就要微量改动ZEMAX的出射角，观察Tracepro软件模型中主光线出射角是否符合要求，如此往返调整设计直到符合要求为止；g、反光镜的调整，在Tracepro里给出光轴，在反光镜的位置上设立一个旋转点，以此为轴整体旋转及后续光路的元件，使后续光学元件的投影镜头与照明光路的光轴平行，以此决定反光镜的倾斜角，同时观察全光束在反光镜的拦截高度，确定反光镜的尺寸和放置位置，整个调校在Tracepro中进行，精确判断反射到DMD面上的光轴点是否在正中心，不在就需调整反光镜的角度直到居中为止；h、照明系统各个光学元件的位置，角度公差是在Tracepro软件中模拟来确定的。...

【技术特征摘要】
1.一种系统各光学元件设计再调整的方法，其特征在于:具体方法为 a、在TracePro中模拟的准备工作 为了验证方法是否正确，要通过TracePiO软件来模拟，为此要做以下准备工作，步骤如下: (1)通过设置各元件光轴来检查其位置是否整正确； (2)实测三基色波长，红光是6218纳米，绿光是523.5纳米，蓝光是455.3纳米； b、实际调整步骤如下: (1)先调整DM镜后表面，从红光LED作出光轴，然后绕红光光轴的入射点旋转DM镜的后表面，直到反射光轴水平为止，这样就确定了 DM镜后表面的倾斜角； (2)调整DM镜的前表面，以蓝光光轴在DM镜的后表面入射点为轴，旋转改变DM镜前表面的倾斜角，当反射光轴水平出射时旋转过程完成，得到DM镜的前表面的倾角，此时DM镜的结构已经确定； (3)调整绿光光轴，以绿光光轴在DM镜前表面入射点为轴旋转绿LED聚光镜光轴，使出射光轴水平，这样三个出射光轴方向完全一致； (4)为了使三个出射光轴完全重合起出射点必须重合，方法是:通过移动聚光镜可以改变出射光线出射点，在移动聚光镜要防止位置干涉，并给结构留下空间，最后以光轴出射点重合为准； c、LED聚光镜再调整，原聚光镜在模拟过程中发现在到达复眼阵列前表面光效率只有17%，主要是前部光束压缩不到位，尺寸比复眼截面尺寸大，从复眼外部漏过，因此应该加大压缩力度，在原结构上考虑光束压缩方案不能实现，为此多加一个透镜成为三片聚光镜，经过优化光效达到97%，达到光能利用率的要求； d、复眼准直镜牵涉到后续的复合棱镜，在设计方案实体化的过程中会出现模拟上的偏差，这就要求光学设计软件Zemax和光学模拟软件Tracepix)两个软件设计结果经常比对，确保复眼准直镜聚焦在DMD工作面上，以此为准不断调整Zem...

【专利技术属性】
技术研发人员：高国欣，刘静，郑瑜华，綦斌，代拥民，
申请(专利权)人：四川星烁光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：