臺灣博碩士論文加值系統

投影鏡頭時常被設計而沒有考量到照明系統，且設計時的最佳化過程均是假設入射光瞳為均勻光入射；因此光閥面板的均勻度大大影響到螢幕的均勻性，所以設計一個高效率、高均勻性的照明系統是必須的。
本論文針對三片式反射型液晶投影系統來進行照明系統的設計，在選定投影系統架構及元件規格後，透過一階光學的初始計算，可以得到所設計照明系統的元件參數，再利用光學設計軟體Zemax去進行優化，而後搭配光學模擬軟體ASAP去模擬出光閥面板的效能，並加以分析與討論。

Projection lenses are often designed without due consideration to the illumination system, and the typical lens optimization program assumes uniform illumination over the entrance pupil. In the case, the uniformity of the illumination of the light valve is the governing factor in the uniformity of the screen. Designing an illumination system that have higher efficiency and uniformity is important.
In this thesis, we studied and designed an illumination system of the 3-panel LCoS projection system. After determining the system architectures and the specification of components, we utilized first-order geometric optical formula to get the basic structural size of the illumination system, and used optical software ZEMAX to optimize it.Later on, the simulation of the illumination system founded on the preceding design was done by optical software, ASAP.

第一章、 緒論………………………………………………………....1
1.1 前言…………………………………………………………...2
1.2 陰極射線管(CRT)投影系統….………………………...…….2
1.3 光閥式投影系統……………………………………………...4
1.3.1. 穿透式液晶投影系統…………………………………...9
1.3.2. 數位光源處理投影系統……………………………….12
1.2.3. 反射式液晶投影系統………………………………….16
第二章、 主要光學元件………………………………………………21
2.1 照明系統……………………………………………………..21
2.1.1 燈源…………………………………………………….22
2.1.2 反射罩………………………………………………….24
2.1.3 均勻化元件…………………………………………….25
2.2 色彩處理系統……………………………………………….29
2.2.1 色輪 ( Color wheel )…………………………………..29
2.2.2 分色鏡 ( Dichroic mirror )…………………………….31
2.2.3 極化分光器 ( PBS )…………………………………...32
2.2.4 偏光轉換器 ( PSC ) …………………………………..33
2.3 投影鏡頭……………………………………………………..34
第三章、 反射式液晶投影系統架構………………………………….35
3.1 Four-Cube型三片式LCoS光機引擎……………………….35
3.2 Philip Prism型三片式LCoS光機引擎……………………..36
3.3 離軸型三片式LCoS光機引擎……………………………...38
3.4 Color-Quad型三片式LCoS光機引擎………………………38
3.5 Color-Quad改良型三片式LCoS光機引擎…………………39
3.6 Color-Corner型三片式LCoS光機引擎……………………40
3.7 Color-Switch型單片式LCoS光機引擎…………………….41
3.8 Color Wheel型單片式LCoS光機引擎……………………..42
3.9 Scanning Prism型單片式LCoS光機引擎………………….43
第四章、 反射式液晶投影照明系統設計……………………………45
4.1 照明系統架構………………………………………………..45
4.1.1 臨界照明(Critical illumination)……………………….46
4.1.2 科勒照明( Kohler illumination )………………………47
4.2 光展量( e’tendue )基本理論………………………………...48
4.2.1 光展量的定義…………………………………………49
4.2.2 光展量的特性…………………………………………49
4.2.3 平面的光展量…………………………………………50
4.2.4 光展量守恆轉換………………………………………52
4.2.5 受限制的光展量系統…………………………………53
4.2.6 實用的光展量…………………………………………54
4.3 照明系統設計……………………………………………….54
4.3.1 選定系統規格與整體架構……………………………56
4.3.2 照明系統初始計算……………………………………57
4.3.2.1 反射罩設計……………………………………….58
4.3.2.2 照明系統F/#限制值計算………………………...60
4.3.2.3 系統各元件參數計算…………………………….62
4.3.3 光學軟體ZEMAX設計與優化……………………....64
第五章、 反射式液晶投影系統模擬與分析………………………..77
5.1 ASAP模擬…………………………………………………..77
5.1.1 主要元件模型建立……………………………………77
5.1.2 分合光系統( Color-Quad )的建立…………………….81
5.1.3 集光系統與分合光系統的結合……………………….83
5.2 ASAP模擬結果分析………………………………………...85
第六章、結論…………………………………………………………..99

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