今天我們?yōu)榇蠹規(guī)?lái)的是關(guān)于復(fù)眼照明系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)，復(fù)眼照明系統(tǒng)在投影儀中比較常見(jiàn)，其核心元件是由單個(gè)小透鏡按照一定規(guī)律陣列得到的微透鏡陣列，即復(fù)眼透鏡。

下圖為該系統(tǒng)的照明原理

復(fù)眼照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)由準(zhǔn)直系統(tǒng)（由光源加拋物面反光杯構(gòu)成）、兩組復(fù)眼透鏡、聚光鏡構(gòu)成，所有元件都在同一光軸上。該系統(tǒng)將光源置于拋物面反光杯的焦點(diǎn)處，將第二組復(fù)眼透鏡置于構(gòu)成第一組復(fù)眼透鏡的單個(gè)小透鏡的焦距處，即第二組復(fù)眼透鏡位于第一組復(fù)眼透鏡的焦平面上。聚光鏡置于第二組復(fù)眼透鏡后方，將圖像顯示芯片置于聚光鏡的焦平面處。 復(fù)眼照明系統(tǒng)也是利用成像光學(xué)的原理實(shí)現(xiàn)均勻矩形光斑照明。其基本的光路原理如下：從光源岀射的光經(jīng)過(guò)拋物面反光杯后能夠產(chǎn)生準(zhǔn)直光束，該光束經(jīng)過(guò)第一組復(fù)眼透鏡后被其中的每一個(gè)小透鏡分為多個(gè)細(xì)光束，然后分別會(huì)聚到第二組復(fù)眼透鏡中的每一個(gè)小透鏡的中心。

第二組復(fù)眼透鏡中的每一個(gè)小透鏡將第一組復(fù)眼透鏡重疊成像于無(wú)限遠(yuǎn)處，聚光鏡將第二組復(fù)眼透鏡成像于圖像顯示芯片上，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像顯示芯片的均勻照明。 由此可見(jiàn)，復(fù)眼照明系統(tǒng)同樣利用成像光學(xué)的原理實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)面的均勻照明。由于光源發(fā)出的光被分為很多細(xì)光束，每個(gè)細(xì)光束的均勻度都比整個(gè)光束的均勻度高，并且都在接收面成一個(gè)像，所有光束的像互相疊加消除了各個(gè)細(xì)光束之間的不均勻性，同時(shí)對(duì)稱(chēng)位置的光束相互補(bǔ)償進(jìn)一步提高了光斑的均勻度。矩形光斑的長(zhǎng)寬比與單個(gè)小透鏡的長(zhǎng)寬比相關(guān)。 此外，要針對(duì)不同的投影系統(tǒng)選擇合適的復(fù)眼透鏡參數(shù)，包括：復(fù)眼透鏡的孔徑、每一個(gè)小透鏡的焦距和數(shù)值孔徑、復(fù)眼透鏡的行列數(shù)。其中，復(fù)眼透鏡行列數(shù)的選擇很重要，數(shù)目過(guò)少會(huì)影響光斑的均勻性，數(shù)目過(guò)多會(huì)增加加工難度。

需要說(shuō)明的是，復(fù)眼照明系統(tǒng)同樣不適合應(yīng)用在小型化的投影照明系統(tǒng)中，主要是因?yàn)椋簭?fù)眼照明系統(tǒng)對(duì)光線(xiàn)的入射角有嚴(yán)格的限制，導(dǎo)致其無(wú)法收集大角度的入射光線(xiàn)。 為了提升光學(xué)效率，通常增大系統(tǒng)孔徑，這樣會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變大。車(chē)載HUD 投影儀通常需要安裝在汽車(chē)儀表盤(pán)上，要求整體結(jié)構(gòu)小巧，對(duì)于照明系統(tǒng)中光源到LCD 顯示芯片的距離也要求盡量短。 由于傳統(tǒng)照明系統(tǒng)光學(xué)元件多，體積大，系統(tǒng)長(zhǎng)度較長(zhǎng)，因此不適合應(yīng)用到車(chē)載HUD 投影儀中，所以需要根據(jù)非成像光學(xué)理論，從LED 自由曲面配光設(shè)計(jì)入手進(jìn)行研究，減少光學(xué)元件的使用數(shù)量，設(shè)計(jì)出更適合應(yīng)用在小型投影儀中的照明系統(tǒng)。

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編輯：黃飛

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