摘要：发光二极管(lighting emitting diode,LED)取代传统光源作为投影仪,特别是微投影显示系统的光源是一种趋势。采用由非球面构成的TIR透镜代替锥形光管和CPC集光器,并通过整个系统最终在目标屏上形成的照明效果为依据,对TIR透镜的内部结构尺寸参数进行优化设计,采用经过优化设计的TIR透镜作为对LED光源所发光束进行收集整形的光学元件,克服了在传统投影显示系统中经常出现的锥形光管或复合抛物面集光器(compound parabolicconcentrator,CPC)给整个系统所带来的光学体积大的缺点。以单片式LCOS(liquid crystal onsilicon)结构为基础,利用RGB LED时序方式进行混色,设计了一套LED微投影显示系统,并通过光线追迹程序对其光学性能进行模拟评估。结果表明:在考虑时序混色方式影响的情况下,整体系统光能效率为2.38%,系统光学体积仅为125 cm3,达到了对系统结构简单紧凑的设计要求。

摘要：照明系统作为投影仪的重要组成部分,对于整个系统的亮度和均匀度起着决定性作用。本文提出了一种特殊的复合抛物面聚光器(Compound Parabolic Concentrator,CPC)作为回复反射器微型投影仪照明系统,目的在于利用CPC特殊的几何结构对UHP(Ultra High Performance)光源发出的部分光线进行收集循环利用,以提高整个系统的光能利用率。通过在Tracpro软件中建立整个单片式LCOS微型投影仪照明系统进行光线模拟,结果表明:使用特殊CPC回复反射器以后,投影到屏幕上的能量提高约为单纯利用椭球形反光碗收集光线时的两倍。

摘要：依据LED点光源模型发光特性,以特定尺寸圆目标屏获得均匀准直照明为目标,采用Skew-Ray追迹法描述光线和设计TIR透镜,其中将透镜全反射区域进行简化处理,主要通过折射区域的双自由曲面相互配合控制光线实现照明目标。经过对透镜设计结果与1mm×1mm的LED扩展光源模型的组合进行非序列光线追迹模拟,模拟结果表明在距离光源2m范围内特定尺寸目标屏所获得光能利用率至少可达到79.6%,同时目标屏在近场和远场处照明均匀度可分别达到95.9%和83.9%,若以±1°作为光线准直半角标准,目标屏准直光线百分比可分别达到88.6%和73.8%。

摘要：根据LED光源朗伯型发光特性和目标屏照明要求,通过采用混合田口基因算法(Hybrid taguchi-genetic algorithm,HTGA)对全内反射(total internal reflection,TIR)透镜的结构参数进行优选和调整,以期获得最佳参数组合。利用TracePro软件对整体系统进行光线追迹仿真,仿真结果表明在考虑系统光学扩展量受限情况时,圆形目标屏上获得光能利用率为42.5%的照明效果。HTGA算法在整个优化过程中充分利用田口方法的参数设计特性,提高传统基因算法的优越性,加快了以光能利用率为目标的TIR透镜优化设计过程。

摘要：本文概述了应用光学设计课程的教学背景,介绍了丹麦奥尔堡大学PBL模式的特色和核心元素,同时以该课程中球差教学内容为例,将丹麦奥尔堡大学PBL模式融入到教学实践中,构建以学生为中心的教学模式,发挥其在激发学生学习动力的优势,促进学生在学习中将课程理论与设计实践灵活结合,锻炼学生团队协作的能力,并通过教学反思分析在整个教学实践过程中的得失。

摘要：目前高校的光学课程中普遍涉及以物理光学和几何光学为理论基础的光学系统设计和分析内容,为了使学生加深对抽象概念和规律的理解,往往采用计算机仿真对其进行直观地描述。本文通过计算机仿真技术在光学教学过程中三个方面的实例运用,阐明了在光学教学过程中计算机仿真技术的应用对培养学生在将来的生产及科研实践中理解、分析及解决问题的能力的重要性。

摘要：针对朗伯型发光特性的LED光源,采用田口方法和传统遗传算法过程相融合的混合田口基因算法(HTGA)对用于光束整形的TIR透镜进行结构优化设计,以期在特定目标屏上获得均匀照明效果。此算法把透镜结构参数组合作为染色体,以目标屏上所获得的照明效果为基础构建评价函数,最终优化获得TIR透镜结构参数。整个过程在Matlab和Tracepro共同搭建的平台上进行。仿真结果表明,HTGA算法充分利用田口方法的参数设计特性,提高了传统遗传算法优越性,最终优化所得TIR透镜在实现光能利用率60%的情况下,使照明均匀度达到88%,有效改善目标屏上的照明均匀性。