小型投影装置照明系统的自由曲面反光器设计方法及用途

摘要

本发明公开了一种小型投影装置照明系统的自由曲面反光器设计方法及用途。自由曲面反光器设计方法是通过反射定律、照度公式和能量守恒，根据光源的发光特性和所需均匀照明的目标照明面，推导出一组偏微分方程，用差分法求解此方程组，其数值解即为自由曲面反光器的面形数据，此自由曲面反光器通过对光源的单次反射形成特定目标面的均匀矩形照明，可应用于以LED为光源的小型投影装置照明系统中。其主要优点是：(1)计算时间短，只需几分钟即能得到所需的自由曲面反光器；(2)光能利用率高；(3)照度均匀性好；(4)应用于小型投影装置照明系统中，可使系统结构更为紧凑。

主权项

1.一种小型投影装置照明系统的自由曲面反光器设计方法，其特征在于，包括如下步骤：1)列出自由曲面反光器的入射光矢量、入射点处曲面的法向矢量、经自由曲面反光器反射之后的出射光矢量此三个矢量之间的关系方程，化简方程得到自由曲面反光器上光源光线入射点的球坐标、目标照明面上反射光线入射点的直角坐标、自由曲面上光源光线入射点处的斜率这三者之间的对应关系，通过一组偏微分方程来表示；2)通过照度公式，确定经自由曲面反光器反射之后的光源出射光在目标照明面上形成的照度分布偏微分方程，得到入射光能量、出射光在目标面上形成的照度、自由曲面光源光线入射点处的曲率之间的对应关系，通过一个偏微分方程来表示；3)确定光源出射光的极角与相应的目标照明面上的反射光线入射点坐标之间的对应关系，通过一个微分方程来表示；4)利用差分法求解上述的偏微分方程组，其数值解即为所求自由曲面反光器的面形。