微投影系统led聚光镜的设计方法
【专利摘要】本发明公开了一种微投影系统LED聚光镜的设计方法，（a）先设计前镜，首先预定前镜半径，以能包容LED四角顶和不压住电极线为宜；（b）对照明系统聚光镜先根据校场屈和色差进行焦距合理分配，同时给出半径、厚度、非球面参数作为变量，在程序内进行优化，（c）再设计后镜，将通过三坐标测量仪测量得到AUTOCAD中的全光路图中的绿色LED后聚光镜中非球面多义线下端点移动到0.0上，再用LIST`命令列出10个型值点坐标，通过优化后得到LED聚光镜后镜非球面结构，前镜与后镜间隔一般定为0.2，然后与后镜一起优化，控制出射光束平行度，最后得到微投影系统LED聚光镜。
【专利说明】微投影系统LED聚光镜的设计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光学部件的设计方法，尤其涉及一种微投影系统LED聚光镜的设计方法。
【背景技术】
[0002]众所周知，投影系统离不开聚光镜，而微投影系统由于用LED作光源，更需要有一种科学的方法来设计聚光镜，以保证聚光后的光线基本平行。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种能保证聚光后的光线基本平行的微投影系统LED聚光镜的设计方法。其具体方法为:
Ca)先设计前镜，首先预定前镜半径，以能包容LED四角顶和不压住电极线为宜；
(b)对照明系统聚光镜先进行焦距合理分配(校场屈和色差)，同时给出几个变量(半径、厚度、非球面参数作为变量)，在程序内进行优化，还需验证不栏切LED四角顶，切边厚至少大于0.3mm ；
(c)再设计后镜，将AUTOCAD中的全光路图(可通过三坐标测量仪测量得到)中的绿色LED后聚光镜中非球面多义线下端点移动到(0.0)上，再用LIST'命令列出各型值点坐标如下
控制点数目:10 控制点:
X = 0.00, Y = 0.00， Z = 0.00 X=-0.03, Y = 0.22， Z = 0.00 X=-0.08, Y = 0.65， Z = 0.00 X=-0.32, Y=L 26， Z = 0.00 X=-0.66, Y=L 83， Z = 0.00 X=-L 08, Y = 2.34， Z = 0.00 X=-L 54, Y = 2.83， Z = 0.00 X = — 2.05， Y = 3.25， Z = 0.00 X = — 2.41， Y = 3.50， Z = 0.00 X = — 2.58， Y = 3.61， Z = 0.00
为了在ZEMAX中用REAX，REAZ操作集得到不同相对口径的非球面上型值点位置与上面数据相符，通过优化得到符合要求的非球面方程，须在EXCEL中将型值点的口径高转为相对口径高，下面是将空气平板置于平行光路中(见图1)，然后在空气平板后表面上通过操作集(见图2)使非球面方程对应的曲线通过上述形值点(见图3)，见“求解非球面方程(初态)ZMX”中优化后得到LED聚光镜后镜非球面结构，在ZEMAX中令中心厚为变量，控制边厚为0.2就可得到后镜结构；在进行后镜面形设计完成后，前镜与后镜间隔一般定为0.2，然后与后镜一起优化，控制出射光束平行度，和光束投向复眼的前表面尺寸，最后前镜尺寸也随之确定了；
(d)在所有光学元件进行设计时，要注意手机高度10_的限制，就是说:所有透镜口径不宜大于IOmm ；
(e)在一般情况下，含有非球面的透镜，当用于照明时，由于工作温度较高，不宜采用塑料透镜，而要采用低熔点玻璃通过热压成型制作。
[0004]所说的控制出射光束平行度，是将各出射光线的倾角限制为小于10度。
[0005]从本发明微投影系统LED聚光镜的设计方法的技术方案可以看出，由于本发明的设计方法通过控制半径、厚度、非球面参数、前镜与后镜间隔、出射光束平行度等参数，在电脑程序中进行优化设计，完全实现了本发明能保证聚光后的光线基本平行的发明目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1是本发明微投影系统LED聚光镜的设计方法中将空气平板置于平行光路中的示意图；
图2是本发明微投影系统LED聚光镜的设计方法中在空气平板后表面上通过旳操作
集;
图3是本发明微投影系统LED聚光镜的设计方法中通过上述形值点形成的非球面方程对应的曲线。
【具体实施方式】
[0007]下面结合附图，对本发明作进一步详述。
[0008]实施例1、参见附图1、附图2、附图3，一种能保证聚光后的光线基本平行的微投影系统LED聚光镜的设计方法。其具体方法为:
(a)先设计前镜，首先预定前镜半径，以能包容LED四角顶和不压住电极线为宜；
(b)对照明系统聚光镜先进行焦距合理分配(校场屈和色差)，同时给出几个变量(半径、厚度、非球面参数作为变量)，在程序内进行优化，还需验证不栏切LED四角顶，切边厚至少大于0.3mm ；
(c)再设计后镜，将AUTOCAD中的全光路图(可通过三坐标测量仪测量得到)中的绿色LED后聚光镜中非球面多义线下端点移动到(0.0)上，再用LIST'命令列出各型值点坐标如下
控制点数目:10 控制点:
X = 0.00, Y = 0.00， Z = 0.00 X=-0.03, Y = 0.22， Z = 0.00 X=-0.08, Y = 0.65， Z = 0.00 X=-0.32, Y=L 26， Z = 0.00 X=-0.66, Y=L 83， Z = 0.00 X=-L 08, Y = 2.34， Z = 0.00 X=-L 54, Y = 2.83， Z = 0.0O X = — 2.05， Y = 3.25， Z = 0.00 X = — 2.41， Y = 3.50， Z = 0.00 X = — 2.58， Y = 3.61， Z = 0.00
为了在ZEMAX中用REAX，REAZ操作集得到不同相对口径的非球面上型值点位置与上面数据相符，通过优化得到符合要求的非球面方程，须在EXCEL中将型值点的口径高转为相对口径高，下面是将空气平板置于平行光路中(见图1 )，然后在空气平板后表面上通过操作集(见图2)使非球面方程对应的曲线通过上述形值点(见图3)，见“求解非球面方程(初态)ZMX”中优化后得到LED聚光镜后镜非球面结构，在ZEMAX中令中心厚为变量，控制边厚为0.2就可得到后镜结构；在进行后镜面形设计完成后，前镜与后镜间隔一般定为0.2，然后与后镜一起优化，控制出射光束平行度，和光束投向复眼的前表面尺寸，最后前镜尺寸也随之确定了；
(d)在所有光学元件进行设计时，要注意手机高度IOmm的限制，就是说:所有透镜口径不宜大于IOmm ；
(e)在一般情况下，含有非球面的透镜，当用于照明时，由于工作温度较高，不宜采用塑料透镜，而要采用低熔点玻璃通过热压成型制作。所说的控制出射光束平行度，是将各出射光线的倾角限制为小于10度。
【权利要求】
1.一种微投影系统LED聚光镜的设计方法，其特征在于:具体方法为 (a)先设计前镜，首先预定前镜半径，以能包容LED四角顶和不压住电极线为宜； (b)对照明系统聚光镜先根据校场屈和色差进行焦距合理分配，同时给出半径、厚度、非球面参数作为变量，在程序内进行优化，还需验证不栏切LED四角顶，切边厚至少大于0.3mm ； (C)再设计后镜，将通过三坐标测量仪测量得到AUTOCAD中的全光路图中的绿色LED后聚光镜中非球面多义线下端点移动到0.0上，再用LIST'命令列出各型值点坐标如下控制点数目:10控制点: X = 0.00, Y = 0.00， Z = 0.00 X=-0.03, Y = 0.22， Z = 0.00 X=-0.08, Y = 0.65， Z = 0.00 X=-0.32, Y=L 26， Z = 0.00 X=-0.66, Y=L 83, Z = 0.00 X=-L 08, Y = 2.34， Z = 0.00 X=-L 54, Y = 2.83， Z = 0.00 X = — 2.05， Y = 3.25， Z = 0.00 X = — 2.41， Y = 3.50， Z = 0.00 X = — 2.58， Y = 3.61， Z = 0.00 为了在ZEMAX中用REAX，REAZ操作集得到不同相对口径的非球面上型值点位置与上面数据相符，通过优化得到符合要求的非球面方程，须在EXCEL中将型值点的口径高转为相对口径高，下面是将空气平板置于平行光路中，然后在空气平板后表面上通过操作集，使非球面方程对应的曲线通过上述形值点，见“求解非球面方程初态ZMX”中优化后得到LED聚光镜后镜非球面结构，在ZEMAX中令中心厚为变量，控制边厚为0.2就可得到后镜结构；在进行后镜面形设计完成后，前镜与后镜间隔一般定为0.2，然后与后镜一起优化,控制出射光束平行度，和光束投向复眼的前表面尺寸，最后前镜尺寸也随之确定了 ； Cd)在所有光学元件进行设计时，要注意手机高度10_的限制，就是说，所有透镜口径不宜大于IOmm ； (e)在一般情况下，含有非球面的透镜，当用于照明时，由于工作温度较高，不宜采用塑料透镜，而要采用低熔点玻璃通过热压成型制作。
2.根据权利要求1所述的一种微投影系统LED聚光镜的设计方法，其特征在于:所说的控制出射光束平行度，是将各出射光线的倾角限制为小于10度。
【文档编号】F21V5/00GK103744179SQ201310575431
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年11月18日 优先权日:2013年11月18日
【发明者】高国欣, 刘静, 郑瑜华, 綦斌, 代拥民 申请人:四川星烁光电科技有限公司