基于DMD芯片的微型投影機(jī)

1、基于DMD芯片的微型投影機(jī)Mini-projector design based on DMD chip專 業(yè)：電氣工程及其自動化姓 名：%&%*（%&指 導(dǎo) 教 師：申請學(xué)位級別： 學(xué) 士論文提交日期：學(xué)位授予單位： YHUI%&*（&*）摘 要微型投影機(jī)隨著微型投影技術(shù)的發(fā)展與成熟，其技術(shù)應(yīng)用開始走向市場。微型投影機(jī)可以廣泛地應(yīng)用于商務(wù)展示、家庭娛樂、教學(xué)應(yīng)用等場合，以其實(shí)用性、小體積、投影圖像大、亮度強(qiáng)的優(yōu)勢，成為國際各大研發(fā)機(jī)構(gòu)爭相開辟的新型移動電子類產(chǎn)品。隨著市場需求的變更，微型投影機(jī)日趨更加小型化，多功能化，甚至穿戴化，被認(rèn)為是投影機(jī)的未來希望。另外

2、，微型投影機(jī)具有多媒體播放功能，支持圖片、視頻、音頻等多格式文件的播放；配備外置存儲器、WiFi等無線設(shè)備可輕松實(shí)現(xiàn)媒體文件的傳輸。微型投影機(jī)可小至如同手機(jī)，輕巧便攜，隨時隨地只需要找到一個平面投影就可以使用。本文就以上投影機(jī)的各大特點(diǎn)，采用DLP投影技術(shù)，提出基于DMD芯片的微型投影機(jī)設(shè)計。第一章介紹微型投影技術(shù)的發(fā)展、DLP投影技術(shù)與DMD芯片工作原理，通過分析與對比現(xiàn)在主流的微型投影機(jī)，得出基于DMD芯片的微型投影機(jī)的優(yōu)勢所在和設(shè)計的必要性。第二章部分就基于DMD芯片的微型投影機(jī)做出設(shè)計。首先是總體的框架設(shè)計，然后就投影機(jī)的光路部分展開詳細(xì)設(shè)計，包括光源、光學(xué)引擎、DMD模塊、鏡頭四部分

3、的設(shè)計分析，這一部分也是本文的關(guān)鍵所在。接下來通過Matlab軟件對投影機(jī)的透鏡自由曲面進(jìn)行模擬設(shè)計，并通過Solidworks得到透鏡的實(shí)體，將該實(shí)體數(shù)據(jù)導(dǎo)入TracePro，進(jìn)行光學(xué)模擬與結(jié)果分析，最終得出高效率非成像聚光系統(tǒng)。至此微型投影機(jī)的光路部分已完成，下一步從微型投影機(jī)的總體設(shè)計展開，概要地做出微型投影機(jī)的必要組成部件設(shè)計及各部件的功能聯(lián)系，最后通過三維設(shè)計給出投影機(jī)的設(shè)計模型。關(guān)鍵詞：DMD芯片；DLP投影技術(shù)；復(fù)眼透鏡；微型投影機(jī)ABSTRACTWith the development and maturity of micro-projection technology, m

4、ini-projector began to take over its market. Mini projector can be widely used in commercial exhibition, home entertainment, teaching application and other occasions, so based on these advantages, such as practicality, small size, large projected image, high brightness, many international research i

5、nstitutions are competing to open up their products as new mobile electronics. With the changes in market demand, mini-projectors trending smaller size, multi-functional, even wearable, is considered to be the future hope of the projector. In addition, micro-projector has the function of mutilmedia

6、playing, supporting images, videos, audios and other format files. Equipped with external memory, WiFi and other wireless devices mini-projector can easily transfer media files. Mini projector can be made as small as a mobile phone, light and portable, you can enjoy it anytime, anywhere just needing

7、 to find a plane for projecting. In this paper, on account of the features above, we get such a mini-projector design by using DLP technology which is baded on DMD chip. Firstly, we will make an introduction of the principles of mini-projector, DLP and DMD at first part. And then by analysis and com

8、parison with the current mainstream of mini-projector, we get the advantages and necessityof the latter design. At second part, it is the design of mini-projector based on DMD. To begin with, it is a design structure as the compass of the design. And next it is the concrete design of optical design,

9、 including analysis and discussion light source, optical engine, DMD module, optical lens, which also are the keys of this paper. By using Matlab, we can simulate the free-form surface of the projector lens. By solidworks we get the real lens simulated before, using TracePro optimizes and analyses t

10、his design again and again, and ultimately get a high efficiency and non-imaging concentrator systems. Thus the optical path of mini-projector has been completed and the next step we begin the overall design of micro projector. And here the necessary components and their functions will be summarily

11、given. Finally, by three-dimensional design we can see this kind of projectors design model.Key words： DMD chip； mini-projector； Fly-eye lens arrays； DLP technology不顯示頁碼目 錄第一章 基于DMD芯片的微型投影機(jī)設(shè)計需求分析第一節(jié) 微型投影技術(shù)介紹1第二節(jié) 認(rèn)識DLP投影技術(shù)2第三節(jié) DMD芯片工作原理5第四節(jié) DLP投影技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)7第二章 基于DMD芯片的微型投影機(jī)設(shè)計第一節(jié) 微型投影機(jī)的總體設(shè)計第二節(jié) 微型投影機(jī)的光路設(shè)計第三

12、節(jié) 投影機(jī)的其他部件設(shè)計22第四節(jié) 微型投影機(jī)模型設(shè)計26結(jié)論X參考文獻(xiàn)X致謝X0第一章 基于DMD的微型投影機(jī)設(shè)計需求分析第一節(jié) 微型投影技術(shù)介紹1傳統(tǒng)投影機(jī)一般用于教學(xué)、商務(wù)展示及家庭劇院等場合，隨著投影技術(shù)的不斷提升，輕薄、省電以及可靠性強(qiáng)的微型投影機(jī)隨著時代要求開始占領(lǐng)部分投影市場，成為展示或家庭影院等青睞的新一代數(shù)字產(chǎn)品。就目前而言，微型投影機(jī)的主要類型與應(yīng)用有： · 手機(jī)投影機(jī)。將投影單元內(nèi)置與手機(jī)中，這不但擴(kuò)充了手機(jī)的顯示功能，而且改善人對手機(jī)的視覺習(xí)慣，使得圖片、視屏播放，網(wǎng)頁瀏覽等功能的實(shí)現(xiàn)不僅局限于手機(jī)屏幕；· 手持投影機(jī)。重量輕、體積小巧，而且可以放入

13、口袋，隨身攜帶，由鋰電池供電，隨時可以將存儲的圖片、視頻信息或者文檔通過投影方式和他人實(shí)現(xiàn)共享； · 筆記本電腦投影機(jī)。作為筆記本電腦的便捷式輔助外接顯示設(shè)備。在商務(wù)溝通或項目交流中輕松實(shí)現(xiàn)觀點(diǎn)的分享，產(chǎn)品的逼真演示；在休閑娛樂時，可以創(chuàng)造屬于自己的影院，將視頻等投影在墻壁或者房頂?shù)绕矫嫔?，輕松享受生活的樂趣； · 多媒體投影機(jī)。內(nèi)置揚(yáng)聲器，可輕松地與游戲機(jī)、DVD播放器、iPod 或者其它媒體設(shè)備相連接，可實(shí)時進(jìn)行娛樂活動或者展示。 微型投影機(jī)工作時，由光源發(fā)出光，通過一系列的光學(xué)系統(tǒng)，將光源的光均勻的照射在顯示芯片上，信號通過電路系統(tǒng)在顯示芯片上實(shí)現(xiàn)色階以及匯接，顯示出

14、圖像，此后通過投影機(jī)前端的投影鏡頭將顯示芯片上的圖像放大并且投影到屏幕上。微型投影機(jī)技術(shù)基本上是由傳統(tǒng)投影機(jī)技術(shù)衍生出來的，微型投影顯示技術(shù)的核心是微顯光點(diǎn)集成芯片和包括光源在內(nèi)的微型投影顯示光機(jī)系統(tǒng)。按照其微顯示芯片的投影光學(xué)成像原理可分為掃描式、反射式和透射式三類，按照光源的色彩配置及成像機(jī)制可分為紅綠藍(lán)三彩色彩分時和白光空間三色合成兩種。目前最為常見也相對較為成熟的四種主流技術(shù)包括：MEMS （Micro-Electro-Mechanical Systems，微電機(jī)系統(tǒng)）光掃描投影技術(shù)、LCD（Liquid Crystal Display，液晶顯示）透射投影技術(shù)、LCoS（Liquid

15、Crystal on Silicon，硅基液晶）投影技術(shù)和 DLP （Digital Light Processing，數(shù)字光處理技術(shù)）投影技術(shù)。這四種技術(shù)各具優(yōu)勢和劣勢。本文主要討論基于DMD的微型投影機(jī)的設(shè)計。第二節(jié) 認(rèn)識DLP投影技術(shù)一、 DLP技術(shù)由來DLP是Digital Crystal Processing的縮寫，即數(shù)字光學(xué)處理技術(shù)。數(shù)字光處理是投影顯示信息系統(tǒng)的一次創(chuàng)造性的革新。DLP技術(shù)由美國德州儀器的Larry Hornbeck博士所研發(fā)的。Larry Hornbeck博士從1977年開始從事運(yùn)用反射用以控制光線投射的原理研究，并于1987年成功研發(fā)出DMD芯片。DMD芯片最

16、早應(yīng)用在機(jī)票印票機(jī)中，到了1993年這種以DMD芯片為核心的光學(xué)系統(tǒng)被命名為DLP。最早的DMD芯片通過模擬技術(shù)驅(qū)動，反射面則是使用一種柔性材料，在當(dāng)時被稱為“變形微鏡器件（Deformable Mirror Device）”。10年之后，Hornbeck博士正式以數(shù)字控制技術(shù)取代模擬技術(shù)，開發(fā)出新一代DMD器件，并將原名改為“數(shù)碼微鏡器件(Digital Micromirror Device)”。1993年DLP投影機(jī)開始研發(fā)，1996年DLP產(chǎn)品上市，而國內(nèi)的DLP投影機(jī)發(fā)展相對落后，到1999年之后才進(jìn)入市場。二、 DLP投影系統(tǒng)的分類按照DMD芯片數(shù)目的不同，DLP投影系統(tǒng)目前可分為三

17、類：單片式系統(tǒng)、二片式系統(tǒng)和三片式系統(tǒng)。其中單片系統(tǒng)是最為常見的系統(tǒng)。單片式DLP投影系統(tǒng)，顧名思義就是指只含有一片DMD芯片的投影系統(tǒng)（如圖1-1）。該系統(tǒng)采用時序的方式實(shí)現(xiàn)彩色圖像的顯示。其核心組建除了DMD芯片外，還包括起到時序分光作用的色輪。該系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中看到的是間斷的以脈沖方式出現(xiàn)的各個基色的光波信號。由于這些信號的間斷時間很短，以至于人眼不能分辨，因此呈現(xiàn)在我們眼前的是完美連續(xù)的彩色畫面，如同只看到一幀圖片。圖1-1 單片式DLP顯示技術(shù)雙片式DLP投影系統(tǒng)則是在對單片式系統(tǒng)改進(jìn)上建立的。不同的是單片系統(tǒng)中成像的基色（紅綠藍(lán)三原色）全部由一片DMD芯片處理，而在雙片系統(tǒng)中，則是

18、每個芯片處理一部分基色，最后再由鏡頭等光學(xué)組件將兩片DMD成像組合形成一副投影畫面。三片式DLP是最高級的DLP投影系統(tǒng)。其設(shè)計不僅具有傳統(tǒng)DLP投影機(jī)的優(yōu)勢，甚至融合了所有LCD液晶投影機(jī)的顯示優(yōu)勢，是目前數(shù)字投影技術(shù)中“性能”最完美的解決方案。三片式DLP系統(tǒng)將白光通過棱鏡系統(tǒng)分成三原色。使用三個DMD芯片，一個DMD對應(yīng)于一種原色。應(yīng)用三片式DLP投影系統(tǒng)，主要優(yōu)勢是投影亮度的增加和表現(xiàn)色彩的豐富。三片DMD對應(yīng)三原色這三種光線，將每一束原色光直接連續(xù)地投射到對應(yīng)的DMD上，結(jié)果是更多的光線到達(dá)屏幕，最終展現(xiàn)在我們眼前的是一幅更亮的投影圖像。同時若使用更高位數(shù)的顏色調(diào)制技術(shù)，使每種顏色以

19、10比特灰度或者更高的等級顯示，展示出的色彩會更加完美。第三節(jié) DMD芯片工作原理3圖1-2 德州儀器推出0.98-DLP影院DMD芯片DMD是單片集成的微型機(jī)電系統(tǒng)。DMD芯片的構(gòu)造包括電子電路、機(jī)械和光學(xué)三個部分。其中電子電路部分為控制電路，機(jī)械部分為控制鏡片轉(zhuǎn)動的結(jié)構(gòu)部分，光學(xué)器件部分便是指鏡片部分。當(dāng)DMD正常工作的時候，光線經(jīng)過DMD芯片，DMD表面布滿了體積微小的可轉(zhuǎn)動鏡片便會通過轉(zhuǎn)動來反射光線，每個鏡片的旋轉(zhuǎn)都是由電路來控制的。每個鏡子一次旋轉(zhuǎn)只反射一種顏色，例如，投射紫顏色像素的微鏡只負(fù)責(zé)在投影面上反射紅藍(lán)光，而投射桔紅色像素的微鏡只負(fù)責(zé)在投影面上按比例反射紅和綠光，鏡子的旋轉(zhuǎn)

20、速度可達(dá)到上千轉(zhuǎn)，如此之多的鏡子以如此之快的速度進(jìn)行變化，光線通過鏡頭投射到屏幕上以后，給人的視覺器官造成錯覺，人的肉眼錯將快速閃動的三原色光混在一起，于是在投影的圖像上看到混合后的顏色。圖1-3 DMD芯片的構(gòu)造在DMD芯片的最上面是由數(shù)十萬片面積為14×14微米、比頭發(fā)斷面還小的微鏡片組成。如上圖1-3所示，每塊微鏡都有獨(dú)立的支撐架，且支撐架建立在CMOS靜態(tài)存儲器之上。這些鏡面經(jīng)由下面被稱為“軛”的裝置鏈接，并被“扭力鉸鏈（Hinge）”控制，可以左右翻轉(zhuǎn)。最初的鏡片的翻轉(zhuǎn)角度僅為10°（圖1-4），后來德州儀器對鏡片下方的鉸鏈進(jìn)行改善后，鏡片的翻轉(zhuǎn)角度提升到了12&

21、#176;。雖然僅僅提升了2度，但在成像過程中的雜散光線帶來的影響被大大降低，而且對比度進(jìn)一步提高。當(dāng)記憶晶胞處于“ON”狀態(tài)時，反射鏡會旋轉(zhuǎn)至+12度，若記憶晶胞處于“OFF”狀態(tài)，反射鏡會旋轉(zhuǎn)至-12度。只要結(jié)合DMD以及適當(dāng)光源和投影光學(xué)系統(tǒng)，反射鏡就會把入射光反射進(jìn)入或是離開投影鏡頭的透光孔，使得“0N”狀態(tài)的反射鏡看起來非常明亮，“0FF”狀態(tài)的反射鏡看起來很黑暗。利用二位脈沖寬度調(diào)變可以得到灰階效果，如果使用固定式或旋轉(zhuǎn)式彩色濾鏡，再搭配一顆或三顆DMD芯片，即可得到彩色顯示效果。圖1-4 DMD芯片的鏡面翻轉(zhuǎn)目前DMD本身的光學(xué)有效面積也大大增強(qiáng)，已經(jīng)能占到整個芯片表面積的90%

22、以上，有效提升了光學(xué)利用率。另外還有一點(diǎn)需要進(jìn)行了解：通過對每一個鏡片下的存儲單元以二進(jìn)制平面信號進(jìn)行電子化尋址，DMD陣列上的每個鏡片被以靜電方式傾斜為開或關(guān)態(tài)。決定每個鏡片傾斜在哪個方向上為多長時間的技術(shù)被稱為脈沖寬度調(diào)制（PWM）。第四節(jié) DLP投影技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)DMD芯片由于是純半導(dǎo)體和金屬材料構(gòu)成，加上特殊的電子機(jī)械設(shè)計，其穩(wěn)固性極強(qiáng)。這使得DMD與其競爭者LCD投影技術(shù)的液晶芯片形成鮮明對比。采用化學(xué)物質(zhì)或者有機(jī)物質(zhì)組成的LCD芯片影響其壽命的最大敵人是灰塵和高溫，而DMD芯片強(qiáng)穩(wěn)固性決定了它在這方面具有良好的免疫力。此外，作為數(shù)字投影機(jī)核心組件的DMD芯片是一款真正的數(shù)字化芯片。全數(shù)

23、字化處理的好處不言而喻，因為我們的生活正在被數(shù)字化產(chǎn)品一點(diǎn)一點(diǎn)地改變著。DLP投影技術(shù)具有完全的數(shù)字視頻底層結(jié)構(gòu)，這使得在顯示過程中信號完全不需要由數(shù)字轉(zhuǎn)換為模擬（D/A）或從模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字（A/D），從而避免了噪音信號進(jìn)入數(shù)據(jù)通道帶給消費(fèi)者不必要的視覺影像。DLP的另一個數(shù)字特點(diǎn)是DMD可以提供1670萬種顏色和256段灰度層次，從而確保DLP投影機(jī)可投影的活動影像畫面細(xì)膩，顏色豐富，自然逼真。由于每個視頻或圖像幀是由數(shù)字信號直接產(chǎn)生，每種顏色有8位到10位的灰度等級，經(jīng)微鏡的精確反射，能夠形成正真高分辨率、色彩艷麗不失真的數(shù)字圖像。DLP投影技術(shù)的純數(shù)字化是目前其它投影技術(shù)不可比擬的。DM

24、D芯片的特殊設(shè)計還可以提供更加準(zhǔn)確的黑色顯示和更高的光學(xué)利用率。德州儀器將DMD芯片上的微鏡空隙盡量縮至最小，并采用幾乎不反射光線的黑色物質(zhì)填充，使得面板芯片開口率從最初的60%提高到目前的90%，芯片雜光散射幾乎降到極限。這與LCD液晶投影技術(shù)，芯片面板被大量LCD單元中的晶體管、門、以及信號源的線所阻擋形成鮮明對比。另外，DMD比LCD擁有更高的光學(xué)效率。LCD必須采用偏振光工作，而DMD沒有這一要求。此項區(qū)別的光效率差距就已經(jīng)達(dá)到50%以上。此外，DMD成像還具有畫面連續(xù)無縫的特點(diǎn)。DMD上的小方鏡面積為14平方微米，每個間隔1微米。90%的像素鏡片面積可以有效地反射光而形成投影圖像。整

25、個陣列保持了象素尺寸及間隔的均勻性，并且不依賴于分辨率。在最新的1080p芯片上，更是通過應(yīng)用面板半像素移動的技術(shù)實(shí)現(xiàn)像素邊緣的平滑過渡，使得整體顯示效果更接近自然場景的效果。表現(xiàn)出非常出色的畫面連續(xù)性。從未來投影機(jī)的發(fā)展趨勢來看，高性能產(chǎn)品和輕型化產(chǎn)品的市場需求會持續(xù)擴(kuò)大。這兩個領(lǐng)域恰恰是DLP投影技術(shù)的優(yōu)勢領(lǐng)域。適合于隨身便攜的投影機(jī)和數(shù)字影院投影機(jī)市場，DLP技術(shù)均擁有很大的發(fā)揮空間。因此綜合以上DLP投影機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，基于DMD芯片的微型投影機(jī)設(shè)計是很有必要的。第二章 基于DMD芯片的微型投影機(jī)設(shè)計第一節(jié) 微型投影機(jī)的總體設(shè)計如圖2-1所示，微型投影機(jī)由光學(xué)投影單元、主電路、存儲單元、外殼

26、、電池及其附件六部分組成。其中，光學(xué)投影單元包括光源、光學(xué)引擎、DMD模塊、鏡頭四部分，此單元設(shè)計為本文的重點(diǎn)部分。主電路則包括控制芯片及控制電路，DMD驅(qū)動電路，LED光源驅(qū)動電路，供電電路及其它擴(kuò)展電路。在本文設(shè)計中，此部分不考慮具體的芯片選型及其控制，只討論模塊化設(shè)計。另外，存儲單元、外殼、電池及附件的設(shè)計均是概念設(shè)計，不做具體分析。圖2-1 投影機(jī)總體設(shè)計DLP投影儀的光路部分主要由光源3,合光器件,勻光器件及中繼系統(tǒng),DMD芯片以及投影物鏡等幾部分組成。按照合光方式分為三路合光,兩路合光及單路合光三種方式,按照勻光方式又可分為方棒照明系統(tǒng)與復(fù)眼照明系統(tǒng)。按照入射到芯片上的光束結(jié)構(gòu)特性

27、,又可以分為遠(yuǎn)心結(jié)構(gòu)和非遠(yuǎn)心結(jié)構(gòu)。在遠(yuǎn)心結(jié)構(gòu)中,一般是利用TIR棱鏡的全反射對照明光束和成像態(tài)光束進(jìn)行分離,讓系統(tǒng)更加緊湊。常用的TIR棱鏡根據(jù)全反射面在光路中的位置,又可以分為TIR結(jié)構(gòu)與RTIR結(jié)構(gòu)。第二節(jié) 微型投影機(jī)的光路設(shè)計一、 光源設(shè)計在本投影機(jī)光源的設(shè)計中，采用LED光源。LED在我們的現(xiàn)實(shí)生活中隨處可見，給我們最直接的認(rèn)識是成本低，亮度高，發(fā)光穩(wěn)定。而從技術(shù)方面來說，LED與傳統(tǒng)投影機(jī)光源相比有許多優(yōu)點(diǎn)3。首先是超長壽命，LED光源的平均壽命可高達(dá)60000小時，即在24小時通電的情況下，可以使用7年半之久。作為投影機(jī)的光源，這樣的時長應(yīng)該可以說是一個比較理想的選擇。第二點(diǎn)是超寬

28、的色域范圍，相比使用超高壓水銀燈的DLP投影機(jī)， LED具有超寬的色域范圍, 而且畫面色彩飽和度高，使得機(jī)芯的顯示色彩更加鮮艷。圖2-2 LED、EBU、UHP色域范圍第三點(diǎn)是卓越的亮度及色彩保持能力。由下圖曲線可以看出，RGB可長時間保持畫面的色彩及亮度處于穩(wěn)定的狀態(tài)，而且亮度變化曲線接近水平。 圖2-3 LED色彩保持對比第四點(diǎn)：可進(jìn)行超寬范圍的色溫調(diào)整（3200K-10000K） ，以滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求，尤其是一些在色彩有特殊要求的應(yīng)用：如廣電、醫(yī)療、虛擬仿真等行業(yè)。 第五點(diǎn)：可即時進(jìn)行開關(guān)機(jī)操作。關(guān)機(jī)后，LED 開機(jī)即可到達(dá)正常工作亮度，無需超高壓水銀燈的等待時間。第六點(diǎn)：LED的

29、快速切換性可確保對RGB色坐標(biāo)和亮度進(jìn)行精細(xì)的電子調(diào)整，這非常適合拼接系統(tǒng)中各單元之間的色彩和亮度一致性的調(diào)整。最后，LED綠色環(huán)保，采用固態(tài)的LED ，不會對環(huán)境造成汞污染或其它污染。另外，從機(jī)械結(jié)構(gòu)方面來看，如圖2-4所示，LED光機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)采用全固態(tài)器件，沒有動態(tài)光圈、色輪等運(yùn)動部件，從而降低了因為運(yùn)動磨損導(dǎo)致的機(jī)芯故障的幾率，這大幅提升了投影機(jī)的穩(wěn)定性。因此，LED投影機(jī)光學(xué)系統(tǒng)及照明部分采用密閉式結(jié)構(gòu)設(shè)計（圖2-5），多重空氣過濾系統(tǒng)可有效防止灰塵的進(jìn)入，可以確保系統(tǒng)在一些特殊環(huán)境下（如煤礦、隧道監(jiān)控等）長期穩(wěn)定工作，防塵等級高達(dá)IP5X 以上。 UHP光源機(jī)芯 LED光源機(jī)芯圖2

30、-4 機(jī)芯對比圖2-5 LED光源投影機(jī)芯架構(gòu)原理圖與此同時LED投影系統(tǒng)具有色彩、亮度自動調(diào)整功能和相應(yīng)的色彩管理系統(tǒng)。色彩管理系統(tǒng)可根據(jù)整套拼接系統(tǒng)內(nèi)各投影系統(tǒng)內(nèi)置的光學(xué)傳感器實(shí)時反饋的信息統(tǒng)計計算后，自動對各單元亮度及色彩參數(shù)做出調(diào)整，以保證畫面色彩和亮度的一致性。二、 ZEMAX光路仿真下面部分介紹用 ZEMAX 光學(xué)軟件對單片式 DLP 微投影顯示系統(tǒng)照明光路進(jìn)行建模和仿真。光路結(jié)構(gòu)是基于長寬為 4:3 的 0.3 英寸 DMD 芯片，勻光器件采用雙排透射式復(fù)眼透鏡，中繼透鏡采用正負(fù)透鏡組。用單個的理想點(diǎn)光源和理想面光源對光路模型進(jìn)行50 萬條光線追跡，對比位于光源后和 DMD 芯片

31、處的接收屏上的光斑和照度分布圖。 ZEMAX是一個用來輔助設(shè)計、模擬和分析光學(xué)系統(tǒng)的程序。由于ZEMAX的界面設(shè)計得比較容易被使用，根據(jù)附帶的學(xué)習(xí)手冊加以練習(xí)就可以進(jìn)行交互設(shè)計，在光學(xué)設(shè)計中得到了廣泛的應(yīng)用，后來開發(fā)的光學(xué)軟件大多都設(shè)計為能與ZMAX格式相兼容。大部分ZMAX的功能都用選擇下拉式菜單或彈出來實(shí)現(xiàn)，參數(shù)設(shè)置則采用表格形式。ZMAX分為序列和非序列兩種設(shè)計模式，兩者的區(qū)別在于：在非序列模式下，追跡光線的路徑按實(shí)際物理規(guī)則經(jīng)過光學(xué)界面，光線在系統(tǒng)的各個表面的通過順序不確定，可能返回前一面，也可能在同一表面通過數(shù)次；而在序列模式下的光學(xué)設(shè)計程序中，光線必然是按前后順序通過各個鏡面，不能

32、跳過或者回頭。因為本課題的光路結(jié)構(gòu)采用的是復(fù)眼透鏡，而復(fù)眼透鏡又包含許多個單元小透鏡，光線在這些透鏡界面上的路徑順序并不固定，而是與入射光線角度等實(shí)際情況有關(guān)，所以用 ZEMAX 軟件的非序列模式進(jìn)行建模仿真。 本設(shè)計基于 LED 光源進(jìn)行 DLP 的照明光路設(shè)計。作為一種新興光源，LED具有壽命長、亮度高、色域廣等特點(diǎn)。用 LED 代替?zhèn)鹘y(tǒng)的弧光燈作光源，體積小巧，方便攜帶。設(shè)計的單片式 DLP 照明光路結(jié)構(gòu)如圖2-6所示。采用二向色分光鏡代替?zhèn)鹘y(tǒng)的 X 棱鏡，實(shí)現(xiàn) RGB 三基色合光，降低成本和系統(tǒng)重量。采用雙排透射型復(fù)眼透鏡，將入射的圓形光斑轉(zhuǎn)化為與 DMD 芯片耦合的方形光斑，提高光能

33、利用率并實(shí)現(xiàn)均勻照明。與傳統(tǒng)設(shè)計中的光棒相比，復(fù)眼透鏡的光程較短，能使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更為緊湊。使用攝遠(yuǎn)系統(tǒng)作為中繼系統(tǒng)，并用反射鏡轉(zhuǎn)折光路，進(jìn)一步縮短系統(tǒng)尺寸。圖2-6 LED微投影儀照明光路系統(tǒng)復(fù)眼透鏡的口徑和焦距分別由光源和系統(tǒng)尺寸確定，以往采用復(fù)眼透鏡的光路設(shè)計中，普遍使用一個稱作會聚透鏡的正透鏡來會聚光線。在復(fù)眼透鏡的口徑與焦距確定的情況下，子透鏡列數(shù)越多，照明的光斑越均勻,但光斑的面積會相應(yīng)減小。通常采用增大會聚透鏡的焦距來確定照明光斑的面積，這將導(dǎo)致光路結(jié)構(gòu)的尺寸增大，系統(tǒng)的緊湊性降低。因此在本設(shè)計采用正透鏡和負(fù)透鏡組成的攝遠(yuǎn)系統(tǒng)來會聚光線，這樣能夠在保證焦距不變的情況下，減小光路尺寸。

34、圖2-7是本設(shè)計基于 0.3 英寸 DMD 芯片的照明光路仿真模型，圖2-8是采用會聚透鏡時，為達(dá)到相同大小的照明光斑所需光路的仿真模型。圖2-7 攝遠(yuǎn)系統(tǒng)照明光路圖圖2-8 會聚透鏡照明光路圖顯而易見，在相同焦距下，本設(shè)計的光路結(jié)構(gòu)相比只采用會聚透鏡的光路結(jié)構(gòu)，尺寸縮短了約 50%，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加緊湊，符合微型機(jī)的設(shè)計要求。三、 理想光源的ZEMAX 仿真結(jié)果（一） 理想點(diǎn)光源的ZEMAX 仿真結(jié)果將 LED 光源簡化為理想點(diǎn)光源建立模型，用 ZEMAX 追跡 50 萬條光線，可得到如圖 2-9 所示的光斑圖形： (a)理想點(diǎn)光源的光斑 (b)DMD 芯片處的光斑 圖2-9 理想點(diǎn)光源經(jīng)過照明

35、系統(tǒng)前后的光斑圖形對比圖2-9（a）是點(diǎn)光源發(fā)出的未經(jīng)過復(fù)眼透鏡的光斑圖形，可以看出光斑呈圓形，中間明亮而邊緣較暗；（b）為經(jīng)過照明光路后在 DMD 芯片處的得到的光斑，光斑呈方形，尺寸比與 DMD 芯片的相一致，為 4:3，而且整個光斑內(nèi)光線分布均勻。圖2-10的（a）（b）兩圖分別對應(yīng)圖2-9中兩個照明光斑 X 方向上的照度分布，可以看出照明光路對光源光線的整形和分布有著很大影響。表2-1 列出了兩個照明光斑的參數(shù)。 (a)理想點(diǎn)光源的照度分布 (b)DMD 芯片處照明光斑的照度分布 圖2-10 理想點(diǎn)光源經(jīng)過照明系統(tǒng)前后的光斑照度分布對比表2-1 復(fù)眼透鏡前后探測器上照明光斑的參數(shù)復(fù)眼透

36、鏡前的照明光斑DMD 芯片處的照明光斑 探測器尺寸/mm 10×10 10×10 探測器像素分布 500×500 500×500總采樣點(diǎn) 493758490639峰值照度/Lumens·cm-2 9.6293×102 4.1319×102光通量/Lumens 9.0137×10 3.0115×10分析表 2-1中的數(shù)據(jù)可知，光通過照明系統(tǒng)后，光斑上的峰值照度減小到了原來的 42.9%，而系統(tǒng)的總光能利用率約為原來的33.4%。（二） 理想面光源的 ZEMAX 仿真結(jié)果為更符合實(shí)際的設(shè)計情況，將仿真模型中的

37、理想點(diǎn)光源替換為1mm×1mm的面光源。如圖2-11給出了光源為面光源時通過照明系統(tǒng)前后的光斑圖形。圖2-12中的(a)(b)分別對應(yīng)圖2-11中兩個照明光斑在 X 方向上的照度分布。(a) 復(fù)眼透鏡前的照明光斑 (b) DMD 芯片處的照明光斑圖2-11 照明光路前后的光斑對比 (a)復(fù)眼透鏡前照明光斑的照度分布 (b)DMD 芯片處照明光斑的照度分布圖2-12 光斑在 X 方向上照度分布對比從圖2-11和圖2-12可以看出，當(dāng)光源是面光源時，設(shè)計的照明系統(tǒng)仍然能獲得較均勻的方形光斑。表2-1給出了兩個照明光斑的具體參數(shù)。與理想點(diǎn)光源相比，面光源比點(diǎn)光源的光斑面積更大，峰值照度較小

38、，通過照明系統(tǒng)后，峰值照度減小到原來的 58.8%。系統(tǒng)的總光能利用率約為原來的33.3%，略低于理想點(diǎn)光源時的光能利用率。表2-2 使用擴(kuò)展光源時的照明光斑參數(shù)比較復(fù)眼透鏡前的照明光斑DMD 芯片處的照明光斑 探測器尺寸/mm 10×10 10×10 探測器像素分布 500×500 500×500總采樣點(diǎn) 456905452552峰值照度/Lumens·cm-2 68746×102 4.0444×102光通量/Lumens 8.3322×10 2.7726×10四、 用 TRACEPRO 對照明光路建模

39、和仿真 TracePro由 Lambda Research 公司開發(fā)，是光學(xué)設(shè)計軟件中的后起之秀。它以ACIS 固體模型標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，能夠與 Proe、Code-V以及 Zemax 等經(jīng)典光學(xué)軟件的模型文件相兼容。TracePro 的操作界面簡單易用，不僅可以直接進(jìn)行 3D繪圖建模，而且還可以用鼠標(biāo)在建模窗口中直觀地查看和修改光學(xué)系統(tǒng)的三維結(jié)構(gòu)。由于操作性強(qiáng)、兼容性好，TracePro被廣泛應(yīng)用于照明系統(tǒng)設(shè)計、光強(qiáng)度分析和輻射強(qiáng)度分析等領(lǐng)域。在本課題的照明光路結(jié)構(gòu)設(shè)計中，使用Tracepro軟件能夠直觀清晰地查看屏幕上的照度分布和光能利用率數(shù)據(jù)。（一）基于DMD長寬比 為4:3 的復(fù)眼透鏡仿真1

40、. 雙排復(fù)眼透鏡模型 使用雙排復(fù)眼透鏡可以使光斑均勻化和整形化，其原理為第二排復(fù)眼透鏡的入射面正好處于第一排透鏡陣列的焦點(diǎn)位置處，如下圖所示，左側(cè)為第一排透鏡，其焦點(diǎn)交予一點(diǎn)，該點(diǎn)即為第二排復(fù)眼透鏡的位置。圖2-13 雙排復(fù)眼透鏡的 ZEMAX 模型圖2-13所示為復(fù)眼透鏡單元的 ZEMAX 仿真模型，橫截面的長和寬分別為Dy=1.67mm 和 Dx=1.25mm，Y 軸方向上能容納的最大入射角約為 7.3°，X 軸方向能容納的最大入射角約為 5.6°。選用的 BK7 玻璃的折射率為 1.5168。表2-3 雙排復(fù)眼透鏡單元 ZEMAX 仿真數(shù)利用TracePro的優(yōu)化功能

41、，按照表2-3中透鏡的參數(shù)，在 TracePro 軟件中建立小透鏡陣列，并使第二排透鏡陣列與第一排陣列的距離等于透鏡單元的焦距，如圖2-14所示。由于 X 和 Y方向的口徑大小不一，焦距略有差異，分別為 12.9968mm 和 13.0146mm，在這里均取 13.0mm。圖2-14 雙排復(fù)眼透鏡模型（二） 基于理想點(diǎn)光源的建模與仿真 光學(xué)引擎的照明光路中，影響照明光場效果的因素有很多，設(shè)計思路是：首先以理想點(diǎn)光源作為照明光源來建立和優(yōu)化后級的光學(xué)元件和光路結(jié)構(gòu)，再引入理想面光源，在已有的光路結(jié)構(gòu)和光學(xué)元件的基礎(chǔ)上作適當(dāng)調(diào)整和優(yōu)化。 理想點(diǎn)光源是將光源理想化的模型，當(dāng)光源發(fā)出的光面積遠(yuǎn)小于它與

42、入射點(diǎn)的距離時，可以將其近似為一個點(diǎn)。在本光路建模中，將 LED光源近似為發(fā)散角為 12°的理想點(diǎn)光源，在 TracePro 中分別對RGB 三色光源追跡 100 萬條光線進(jìn)行仿真，得到的結(jié)果如下：圖2-15 LED 的出射光斑和照度分布圖2-15是在理想點(diǎn)光源直接出射到接收屏上的照明光斑和照度分布。該光源的參數(shù)設(shè)置為高斯強(qiáng)度分布，較符合實(shí)際的 LED 光源分布，光斑是中間明亮而邊緣暈暗的圓形，照度圖呈陡峭的山峰狀，不符合投影照明的均勻性要求，形狀也與 DMD 芯片不耦合，需要后級的光學(xué)器件對光束進(jìn)行均勻化和形狀調(diào)整。圖 五-9至圖 五-11 分別是 RGB 三基色理想點(diǎn)光源經(jīng)過上述

43、應(yīng)用雙排復(fù)眼透鏡的光路后，在 DMD 芯片處的照明光斑和照度分布?？梢钥闯?，經(jīng)過照明光路后，在 DMD 芯片處得到的照明光斑呈方形，整個光斑內(nèi)沒有明顯的亮區(qū)或暗區(qū)，表明照明光場有較好的均勻度。邊緣清晰，說明對比光源和 DMD 芯片處光斑在水平和垂直方向上的照度分布曲線，可以明顯看出照明光路對光源光線分布的整形和勻光作用。表2-4列出了光源和 DMD 芯片上光斑的具體參數(shù)。圖2-16 紅色 LED 在 DMD 芯片處的照明光斑和照度分布圖2-17 綠色 LED 在 DMD 芯片處的照明光斑和照度分布圖2-18 藍(lán)色 LED 在 DMD 芯片處的照明光斑和照度分布表2-4 照明光斑的參數(shù)比較參數(shù)L

44、ED出射光斑DMD處照明光斑紅色光斑綠色光斑藍(lán)色光斑光源波長/mm632.8 546.1400探測器尺寸/mm10×10 10×10 10×10 10×10 探測器像素512×512 512×512 512×512 512×512 采樣光線數(shù)目999997867674873364895597峰值照度/Lumens·m-21.884×1053.2154×1043.3384×1043.3854×104光能利用率100%63.25%67.11%68.58%從表 5-3 可

45、以看出，盡管 RGB 三基色光經(jīng)過照明光路后在接收屏上的光能利用率不完全相等，但最大差異值僅為 8%。系統(tǒng)在到達(dá) DMD 芯片處的光能利用率都在 60%以上，平均為 66.3%左右。若加上 DMD 芯片 60%左右的反射率，整個光效率可以達(dá)到接近 40%。光效率的不同是由于三種顏色的光通過的光路不完全相同，有二向色鏡透過率和反射鏡反射率的影響，例如紅光效率低是由于它要穿透一片二向色鏡，光能會有一定損失，而藍(lán)色和綠色光均不用穿透，只是直接通過反射鏡來調(diào)整。不過，這個問題對投影色彩的影響可以通過調(diào)整三色 LED 的發(fā)光功率或者光脈沖時間來解決。 通過分析表 5-3 還可以得出，通過照明系統(tǒng)前后，光

46、斑上的峰值照度減小到了原來的 18%左右。由 RGB 三基色光源的照度分布也可以看出，其照明光斑分布和均勻性基本相同，三基色光都可以在 DMD 芯片處達(dá)到較好的均勻分布，表明照明光斑的混色均勻。 3. 基于理想面光源的建模與仿真 將光源簡化為點(diǎn)光源是對實(shí)際情況的理想化處理，然而在很多情況下例如要求光學(xué)系統(tǒng)具有緊湊的光路結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的尺寸本身較小，則光源的尺寸不能被忽略。上節(jié)建立的基于理想點(diǎn)光源的照明光路不能完全反映實(shí)際照明情況，為了更接近實(shí)際情況，本節(jié)中將光路模型中的理想點(diǎn)光源換為 1mm×1mm 的面光源，在 TracePro 中追跡 100 萬條光線，得到的仿真結(jié)果如下：圖2-19

47、理想面光源的仿真模型圖2-20 面光源 LED 的出射光斑和照度分布圖2-20為理想面光源后接收屏上得到的照明光斑和縱橫方向照度分布示意圖。對比點(diǎn)光源光斑圖可以看出，理想面光源的光斑面積較大一些，同樣中間明亮邊緣較暗，但峰值照度稍小。圖2-21到圖2-23分別是 RGB 三基色理想面光源經(jīng)過微投影照明光路后，在 DMD 芯片處的接收屏上得到的照明光斑和縱橫方向上的照度分布的結(jié)果。圖2-21 使用擴(kuò)展光源時紅色 LED 在 DMD 芯片處的照明光斑和照度分布圖2-22 使用擴(kuò)展光源時綠色 LED 在 DMD 芯片處的照明光斑和照度分布圖2-13 使用擴(kuò)展光源時藍(lán)色 LED 在 DMD 芯片處的照

48、明光斑和照度分布類似的，從以上的三幅圖可以看出，當(dāng)光源是擴(kuò)展面光源時，設(shè)計的照明系統(tǒng)仍然能獲得具有較好均勻度的方形光斑。 表2-5給出了擴(kuò)展面光源下光源和 DMD 芯片上光斑的具體參數(shù)。 表2-5 使用擴(kuò)展面光源時的照明光斑參數(shù)比較參數(shù)LED出射光斑DMD處照明光斑紅色光斑綠色光斑藍(lán)色光斑光源波長/mm632.8 546.1400探測器尺寸/mm10×10 10×10 10×10 10×10 探測器像素512×512 512×512 512×512 512×512 采樣光線數(shù)目9999958713898763898

49、97360峰值照度/Lumens·m-21.7305×1053.1536×1043.2986×1043.4237×104光能利用率99.9999%63.522%67.346%68.717%對表2-5分析可知，通過照明系統(tǒng)前后，光斑上的峰值照度減小到原來的 20%左右，同時均勻度大幅提高。系統(tǒng)在到達(dá) DMD 芯片處的光能利用率同樣都在 60%以上，平均為 66.5%左右，略高于光源模型為理想點(diǎn)光源時的光能利用率。同樣的，三種顏色光斑相互之間的差異與理想點(diǎn)光源時近似。 4. 雙排復(fù)眼透鏡建模仿真小結(jié) 通過對理想點(diǎn)光源和理想面光源的分別模擬仿真，對比

50、結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩種光源模型得到的模擬效果較為相近。照明光路光能利用率均在 60%以上，同時照明光斑也表現(xiàn)出很高的照度均勻性。模擬結(jié)果表明，透射式復(fù)眼透鏡的勻光整形效果能夠滿足設(shè)計要求，同時，相比光棒長度更短，能夠使整體光路結(jié)構(gòu)更加緊湊。但在實(shí)際應(yīng)用中，中空的雙排式復(fù)眼透鏡的安裝難度很大，兩排復(fù)眼透鏡陣列需要精確地對齊，而復(fù)眼透鏡單元的尺寸極小，安裝時的誤差對整個光路系統(tǒng)的影響很大，尤其在便攜式的微投影儀中，對雙排式復(fù)眼透鏡的安裝要求更高。因此在實(shí)際應(yīng)用中往往采用整體復(fù)眼透鏡，前后面完全一致，便于加工和安裝，成本低，壽命長，易于整體實(shí)現(xiàn)。5.2.2 應(yīng)用整體復(fù)眼透鏡的系統(tǒng)建模 1. 整體復(fù)眼透鏡的 T

51、racePro 建模 用 TracePro 建立整體復(fù)眼透鏡模型有兩種方法，一種是使用軟件的鱗甲(Reptile)功能，另一種是采用 TracePro 的布林運(yùn)算(Boolean)功能。本課題使用的是布林運(yùn)算建立復(fù)眼透鏡模型的方法，具體的建模步驟如下： (1).在 Zemax 軟件中，建立復(fù)眼透鏡單元小透鏡模型，按照雙排復(fù)眼透鏡單元的優(yōu)化方法，獲得小透鏡的半徑 R 和焦距。 (2).在 TracePro 軟件中建立兩個半徑等于 R 的球體，并使球體 1 與球體 2 間距等于透鏡焦距。 (3).建立橫截面等于復(fù)眼單元透鏡尺寸的長方體，并且長度足夠貫穿前面建立的兩個球體。 (4).選中球體 1 和

52、長方體，在 TracePro 中選擇“編輯-布林運(yùn)算-交集”，得到長方體與球體 1 的交集，系統(tǒng)默認(rèn)命名為方塊 1。 (5).依次序選中方塊 1 和球體 2，點(diǎn)擊“編輯-布林運(yùn)算-差集”，得到一個完整的小透鏡單元，其前后表面的間距等于焦距，后表面正好處于前表面的焦點(diǎn)位置。 (6).復(fù)制前面已建好的小透鏡單元，按行或列移動原點(diǎn)位置，選中所有的透鏡單元并在布林運(yùn)算中選擇“并集”拼成整體復(fù)眼透鏡。需要注意的是，該整體復(fù)眼透鏡的原點(diǎn)為第一個透鏡單元的原點(diǎn)坐標(biāo)，在導(dǎo)入到光學(xué)系統(tǒng)中時，需要適當(dāng)調(diào)整坐標(biāo)大小使整體復(fù)眼透鏡的中心移動到系統(tǒng)光軸上。 圖 五-17 所示為單元透鏡長寬比為 4:3 的整體復(fù)眼透鏡，

53、參數(shù)如表2-6所示。由式(3-8)可計算得，該模型能容忍的最大入射角約為 8°。圖2-25 整體復(fù)眼透鏡模型及參數(shù) 表2-6 整體復(fù)眼透鏡參數(shù)X軸方向Y軸方向透鏡半徑焦距透鏡單元dx列數(shù)透鏡單元dy行數(shù)參數(shù)/mm1.58263.6682310.73662驗證整體復(fù)眼透鏡的模型是否合理，首先用理想面光源垂直入射到復(fù)眼透鏡表面，仿真查看復(fù)眼透鏡的勻光整形功能。光源參數(shù)為半徑 5mm 的圓形表面，出射無發(fā)散角的平行光線。如圖2-26所示，當(dāng)入射光線為準(zhǔn)直平行光時，設(shè)計的復(fù)眼透鏡模型能夠準(zhǔn)確地將光線聚焦在第二排透鏡陣列上。 圖2-26 平行光入射的整體復(fù)眼透鏡系統(tǒng)進(jìn)一步驗證整體復(fù)眼透鏡的勻光

54、整形功能，將平行入射光改為發(fā)散角為 6°的光束，在 TracePro 軟件中采用 30 萬條光線追跡，圖2-27為仿真模型。 圖2-27 發(fā)散角為 6°的整體復(fù)眼透鏡系統(tǒng)圖2-28是接收屏上的光斑和照度分布圖。可以看出，對于發(fā)散角為 6°的面光源入射，整體復(fù)眼透鏡及后級中繼系統(tǒng)也能起到較好的勻光整形的作用，接收屏上的光斑均勻性較好，無明顯亮斑或暗場。圖2-29是接收屏上照度分布的三維輔助圖示，能夠直觀反映接收屏上的照度分布情況，從圖中也可以看到，整個接收屏上的照度分布均勻，峰值高度基本一致，入射光束經(jīng)過照明光路后形成了均勻的矩形亮斑，并且能夠完整地覆蓋整個 DMD

55、 芯片面積。圖2-28 發(fā)散角為 6°的整體復(fù)眼透鏡系統(tǒng)所得照明光斑圖2-29 照明光斑的立體照度分布圖2. 與非理想光源前級耦合的仿真 上述仿真模型驗證了應(yīng)用整體復(fù)眼透鏡的照明光路在平行準(zhǔn)直光線和均勻角度光線入射時的勻光和整形效果，但實(shí)際光源往往有許多隨機(jī)雜散光，出射角度并不均勻，設(shè)計的照明光路結(jié)構(gòu)能否與模擬的 LED 實(shí)際模型相耦合還需要進(jìn)一步的仿真分析。圖2-30和圖2-31分別是以實(shí)際 LED 模型為光源的照明光路系統(tǒng)模型的剖視圖和在 TracePro 軟件中追跡 30 萬條光線的三維立體模型。圖2-30 與實(shí)際 LED 光源耦合的 TracePro 模型圖2-31 耦合照明

56、光路 30 萬條光線仿真接收屏上的照明光斑和中心點(diǎn)縱橫方向的照度分布圖2-32所示。從圖中可以看出，應(yīng)用實(shí)際 LED 模型光源的整體復(fù)眼透鏡照明光路系統(tǒng)的光能利用率約為28.94%，略低于應(yīng)用理想面光源的光能利用率。在光斑的均勻性方面，無明顯亮斑和暗場，但從二維照度分布圖可以看出，光斑邊緣的照度值低于中心部分。由圖2-33的三維照度分布示意圖也能看出，接收屏邊緣的光線照度值普遍低于中心部分的照度值。 圖2-32 與實(shí)際光源耦合所得的照明光斑圖2-33 照明光斑的立體照度分布 采用 ANSI 標(biāo)準(zhǔn)均勻度測試法，在接收屏上讀出指定 13 點(diǎn)的照度值，如表 2-7所示。屏幕中間九點(diǎn)的照度平均值為 10592.29lux，照度值 Max=12515.70lux，Min=7920.98lux，ANSI Uniformity=-25.22%，+18.16%，采用日本標(biāo)準(zhǔn)算出的 Japan Standard Uniformity=79.68%。 表2-7 照明光斑 ANSI 標(biāo)準(zhǔn)取樣點(diǎn)照度值取樣點(diǎn)1234567照度值/lux9692.311260.39956.79132.112515.710605.610116.1取樣點(diǎn)8910111213AV