Dm合色镜的设计方法
【专利摘要】本发明公开了一种DM合色镜的设计方法，其特征在于：具体方法为(Ａ)LED聚光镜的设计；(Ｂ)将设计的LED聚光镜在TarcePro软件中模拟验证；(Ｃ)DM合色镜的调整与光路的合并；（a）合并后DM和色镜左面的LED聚光镜是红兰聚光镜，其出来的两条光轴经DM和色镜前后面反射后出射不重合，需用作图法重做DM和色镜；（b）红光出射光轴入射到DM和色镜前表面的入射点垂直做正投向复眼的红色光线这样入射光轴与出射光轴夹角，做内角平分线级为DM和色镜前表面的法线，转过90°就是DM和色镜前表面的正确位置；（c）做蓝光的折射光线；（d）将两条红兰光轴在DM和色镜内部的部分合并，得到折射光线的夹角为，做其内角平分线，即为DM和色镜后表面的法线，转过90度就是后表面的正确位置；（e）将DM镜做成面域，再拉伸成高为9.5mm的DM立体镜。
【专利说明】DM合色镜的设计方法
【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DM合色镜的设计方法。
【背景技术】
[0002]众所周知，投影系统离不开DM合色镜，而DM合色镜是保证整个投影系统良好运行的前提条件，保证光线达到系统要求。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种达到系统设计要求的DM合色镜的设计方法，其具体方法为:
A、LED聚光镜的设计；
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 = 0.00 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。
[0004](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10mm。
[0005](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。
[0006]B、将设计的LED聚光镜在TarcePro软件中模拟验证；
C、DM合色镜的调整与光路的合并；
a、合并后DM和色镜左面的LED聚光镜是红兰聚光镜，其出来的两条光轴经DM和色镜前后面反射后出射不重合，需用上两条出射光轴用做图法重做DM和色镜；
b、红光出射光轴入射到DM和色镜前表面的入射占点垂直做正投向复眼的红色光线这样入射光轴与出射光轴夹角 =98.82°，做内角平分线级为DM和色镜前表面的法线，转过90°就是DM和色镜前表面的正确位置；
C、做蓝光的折射光线；
d、将上面作出的两条红兰光轴在DM和色镜内部的部分合并，得到折射光线的夹角为51.68°，做其内角平分线，即为DM和色镜后表面的法线，转过90度就是后表面的正确位置；
e、将DM镜做成面域，再拉伸成高为9.5 mm的DM立体镜，然后将两个LED聚光镜置于工作位置；
D、对DM合色镜镜片镀膜的技术要求；DM和色镜前表面的膜为透绿反蓝膜，DM和色镜后表面的膜为透蓝绿反红膜。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是本发明DM合色镜的设计方法中的LED聚光镜，前面设计完成了绿光LED聚光镜设计，后面可以证明用它可做红兰光聚光镜；
图2前聚光镜对光束压缩不够，使部分光束被后镜拦截；
图3前镜光束全部通过了后镜在TarcePro模拟；
图4DM合色镜设计调整合并到光路；
图5上面DM和色镜左面的LED聚光镜是红兰聚光镜，其出来的两条光轴经DM和色镜前后面反射后出射不重合，需用上两条出射光轴用做图法重做DM和色镜；
图6蓝光的折射光线；
图7作出的两条红兰光轴在DM和色镜内部的部分合并。51.68°是折射光线的夹角，做其内角平分线，即为DM和色镜后表面的法线，转过90度就是后表面的正确位置，这样就做出了 DM和色镜修正的图了 ；
图8利用对称法则，作出绿光LED聚光镜正确位置；
图9作出一兰光入射光轴和绿光出射光轴(它是以红光为入射光作出的出射光)为两边的角，并以该角内角平分线为对称轴，做绿光LED聚光镜的的镜像图得到红绿LED聚光镜，由对称性和光的可逆性，知道如在蓝色LED处换成绿色LED，其出射光必和反射的红光光轴重合，达到了和色目的因此绿光LED聚光镜与红兰LED聚光镜砼结构相同(是镜象结构)。
[0008]图10将DM镜做成面域，再拉伸成高为9.5的DM立体镜，然后两个LED聚光镜置于工作位置；
图11替换原光路中的相应元件；
图12用TacePiO打开存出的ARC格式的文件；
图13三基色光轴的合色情况；
图14关于滤光膜的问题；
图15对透兰绿反红膜技术要求；
图16LED中由工艺光谱透过率数据转换计算出不同光谱，不同入射角下三基色透过率对目标值的偏差。
【具体实施方式】
[0009]下面结合附图，对本发明作进一步详述:
实施例1、参见附图1-16，一种DM合色镜的设计方法，其具体方法为:
A、LED聚光镜的设计；
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 = 0.00 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。[0010](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10mm。
[0011](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。
[0012]B、将设计的LED聚光镜在TarcePro软件中模拟验证；
C、DM合色镜的调整与光路的合并；
a、合并后DM和色镜左面的LED聚光镜是红兰聚光镜，其出来的两条光轴经DM和色镜前后面反射后出射不重合，需用上两条出射光轴用做图法重做DM和色镜；
b、红光出射光轴入射到DM和色镜前表面的入射占点垂直做正投向复眼的红色光线这样入射光轴与出射光轴夹角=98.82°，做内角平分线级为DM和色镜前表面的法线，转过90°就是DM和色镜前表面的正确位置；
C、做蓝光的折射光线；
d、将上面作出的两条红兰光轴在DM和色镜内部的部分合并，得到折射光线的夹角为51.68°，做其内角平分线，即为DM和色镜后表面的法线，转过90度就是后表面的正确位置；
e、将DM镜做成面域，再拉伸成高为9.5 mm的DM立体镜，然后将两个LED聚光镜置于工作位置；
D、对DM合色镜镜片镀膜的技术要求；DM和色镜前表面的膜为透绿反蓝膜，DM和色镜后表面的膜为透蓝绿反红膜。
【权利要求】
1.一种DM合色镜的设计方法，其特征在于:具体方法为 (A ) LED聚光镜的设计； (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1Omm ； (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； (B)将设计的LED聚光镜在TarcePro软件中模拟验证； (C)DM合色镜的调整与光路的合并； (a)合并后DM和色镜左面的LED聚光镜是红兰聚光镜，其出来的两条光轴经DM和色镜前后面反射后出射不重合，需用上两条出射光轴用做图法重做DM和色镜； (b)红光出射光轴入射到DM和色镜前表面的入射占点垂直做正投向复眼的红色光线这样入射光轴与出射光轴夹角=98.82°，做内角平分线级为DM和色镜前表面的法线，转过90°就是DM和色镜前表面的正确位置； (c)做蓝光的折射光线；(d)将上面作出的两条红兰光轴在DM和色镜内部的部分合并，得到折射光线的夹角为.51.68°，做其内角平分线，即为DM和色镜后表面的法线，转过90度就是后表面的正确位置； (e)将DM镜做成面域，再拉伸成高为9.5 mm的DM立体镜，然后将两个LED聚光镜置于工作位置； (D )对DM合色镜 镜片镀膜的技术要求；DM和色镜前表面的膜为透绿反蓝膜，DM和色镜后表面的膜为透蓝绿反红膜。
【文档编号】G02B27/10GK103592769SQ201310575621
【公开日】2014年2月19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