Logo投影灯照明光源和投影镜头匹配疑问

刘善于

      最近看了篇文章，文章的地址是：https://www.doc88.com/p-1857820323038.html
      在这篇文章中准直了LED光源，准直后还有4点几度的发散角。然后准直光源经过菲林后直接进入投影镜头，投影镜头是个物方远心的镜头（文章中是反向设计的），这里我就有疑问，照明光源出来的是准直光，虽然带些发散，但是主要的能量应该是在准直光束上，用这个光束直接照射投影镜头，相当于只有0°视场的光入射，那么其他角度视场所需要的光呢？（要是物方视场最大角度大于4°呢？），就算这个准直光源有点发散但是主要能量在0°视场，最终经过投影镜头的结果不应该是一个中心亮点？
      
      上图是文章里的投影光路（反向设计）和照明光路。

daniellsun

照明出来的肯定不是准直光，led光源也是有发光面积的，即使准直镜组是理想镜组，出射光也根据led发光面大小有一个出射角度

刘善于

daniellsun 发表于 2022-11-3 15:33
按你的假设，照明部分出来的就是准直光，那在像面就是一个点了

可照明出来的肯定不是准直光，led光源也 ...

对的，我上面也说了，文章的作者说了有带4点几度的发散角，但是我的疑问是，大部分能量还是给准直了。就是大部分能量在0视场。这样不会导致最终投影的图像有个中间很强的亮点？而且周围的图形强度很弱，且容易强度不均匀。

daniellsun

刘善于 发表于 2022-11-3 15:45
对的，我上面也说了，文章的作者说了有带4点几度的发散角，但是我的疑问是，大部分能量还是给准直了。就 ...

不是的，如果是朗伯体扩展光源对理想准直镜，各视场角的能量基本是一样的，不会出现0度视场很高而其他视场没有能量的情况。
我楼上说的也不对，虽然是准直光，打在logo片上经过成像部分也会成像。只不过这样照明和成像F数不匹配。

hulu

1、0视场指的是像高是0的位置，并不是0°入射角对应0视场。可以参考图片中的示意
2、其次因为投影镜头是远心，考虑耦合效率最好的情况就是，照明也是远心照明
3、照明的发散角对应的是镜头的F数，如图中的镜头，F数2.4，也就是半锥角12°，那么照明光路也同样是半角12°时光效最高。
当然如果照明发散角能够做小的话，一定程度上能够提升解像力，但是受光源的扩展量影响，小角度的照明本身光效低。
所以最佳的搭配方式是：
远心投影镜头+远心照明+光瞳匹配（发散角匹配），
光瞳匹配的过程
先根据镜头要求确定F数、焦距、像高，
再根据像高和F数进行LED选型（扩展量守恒）
最后基于LED规格优化照明光路
希望对你有帮助

hulu

补一下图片

刘善于

hulu 发表于 2022-11-3 19:18
1、0视场指的是像高是0的位置，并不是0°入射角对应0视场。可以参考图片中的示意
2、其次因为投影镜头是远 ...

你说的第一点是我之前理解错了，现在明白了。
但是这句：照明发散角能够做小的话，一定程度上能够提升解像力。
就像你说的F数2.4的半角是12°，结果他只用用4度的光入射。那么不是很多细节没有体现？
我理解的那个角度其实跟光阑孔径相关，能接收的角度越大光阑孔径越大，用MTF来理解的话，小角度的光代表低频，体现上就是投影出来物体的大致轮廓，大角度的光代表高频，体现上就是投影出来的物体的细节部分。不知道我这样理解对不对。如果对的话不应该是照明发散角比较小，不够匹配投影镜头的话，那么会降低解像力。

hulu

刘善于 发表于 2022-11-4 10:11
你说的第一点是我之前理解错了，现在明白了。
但是这句：照明发散角能够做小的话，一定程度上能够提升解 ...

可以这么理解，首先这种投影镜头解像力基本很难达到衍射极限，在没有到达衍射极限的情况下，镜头F数越大、光锥角越小，MTF就越好；
参考图中的MTF曲线，在没有到达衍射极限时，F数3.5的MTF是优于F数2.4的；
也就是说适当的减小照明发散角，相当于提高镜头F数，是能够提升镜头解像力的，前提是没有达到衍射极限。

hulu

刘善于 发表于 2022-11-4 10:11
你说的第一点是我之前理解错了，现在明白了。
但是这句：照明发散角能够做小的话，一定程度上能够提升解 ...

我操作不太明白，只能用手机发图片，补充一下图片

liyijiang

logo面和像面是位置上一一对应的，这样即使logo上真的都只接受垂直入射的光，也发出垂直入射的光也不会影响像面上的亮度分布，所以你说的情况不会如你所说；与此同时，照明的光再空间上确实是有分布的，所以logo很有可能会中间比其他地方亮，所以像面中间会亮一点点。