概述

復(fù)眼透鏡陣列是照明系統(tǒng)中非常有用的光學(xué)元件，它可以用來生成均勻的輻照度分布。本文結(jié)合數(shù)字投影儀的設(shè)計(jì)案例，介紹了復(fù)眼空間光積分器 (Fly`s eye spatial light integrator) 的設(shè)計(jì)方法。

介紹

在數(shù)字投影儀的設(shè)計(jì)過程中，如果我們想要顯示一張靜止或動(dòng)態(tài)的圖片，我們需要圖片可以被均勻的照明并呈現(xiàn)在屏幕上。為了實(shí)現(xiàn)均勻照明畫面，我們需要將空間光調(diào)制器，例如液晶顯示器被均勻的照明。通常情況下，光源的輻照度分布通常為高斯分布，因此無法直接均勻的照明空間光調(diào)制器。我們必須對(duì)輻照度分布進(jìn)行“去高斯化”，將非均勻的分布變?yōu)榫鶆蚍植�。其中一個(gè)方法是使用一組復(fù)眼透鏡陣列空間光積分器。在這篇文章中，我們將具體展示如何使用它實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

復(fù)眼透鏡陣列

復(fù)眼透鏡陣列是由多個(gè)獨(dú)立的光學(xué)元件組成的二維陣列，其中也可以將多個(gè)光學(xué)元件制成一個(gè)整體。它可以將照明平面上非均勻的輻照度分布轉(zhuǎn)換為均勻分布。在數(shù)字投影系統(tǒng)中，復(fù)眼透鏡經(jīng)常用于連接從燈泡及其拋物線型反光杯發(fā)出的半準(zhǔn)直入射光。在目前的應(yīng)用中，他們主要用于數(shù)字液晶投影儀的照明引擎中，為空間光調(diào)制器提供均勻輻照度分布的照明平面。

如上圖所示為復(fù)眼透鏡陣列，該圖片由In Vision公司提供。陣列中每個(gè)獨(dú)立的光學(xué)元件的輪廓可以是方形或矩形的，并且每個(gè)光學(xué)元件的外形可以為球面或非球面（例如X和Y方向光焦度不同的情況）。通常情況下，陣列中的光學(xué)元件只在一個(gè)表面上有光焦度，另一個(gè)表面通常為平面。

如果想要在OpticStudio中模擬該元件，最簡(jiǎn)單的方式是使用透鏡陣列1 (Lenslet Array 1) 物體（也可以使用透鏡陣列2 (Lenslet Array 2) 物體）。透鏡陣列1物體由矩形體陣列組成，每個(gè)單元的前表面為平面，后表面可由用戶自定義為曲面表面。陣列的表面可以為平面、球面、圓錐面或多項(xiàng)式表示的非球面，也可以為球面、圓錐面或多項(xiàng)式非球面系數(shù)表示的柱面。該物體類型的定義方式非常靈活，并且我們可以對(duì)陣列中每個(gè)元件的實(shí)際形狀進(jìn)行優(yōu)化。