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承蒙站长大大信任，让我跟大家讲讲微透镜系统。其实我也是略知一二，并不是很懂，研究生期间毕设做的是匀光这块儿的，微透镜阵列一直想用，但是难度太大，这个方案还没来得及做就毕业了，站长大大让我开个帖子讲一讲，所以我想把我现有的跟大家分享分享，欢迎大家沟通交流，如有错误请大家指出来并改正。 首先，我调研的微透镜阵列主要用于需要匀光的系统中，比较典型的应用是投影系统。 最早期的匀光元件是积分棒（也叫匀光棒），因为刚开始投影系统里用到的光源是短弧灯，先用碗装反射镜对光线进行聚焦，同时匹配积分棒的数值孔径（早期积分棒都是圆棒），后边是透镜组。后来市面上有了各种单色LED灯，于是就有了微透镜阵列组，用来匀色匀光，还可以缩小系统体积，被广泛应用，其原理和积分棒有差别。 现在也有自由曲面透镜，个人能力有限，没能调研这块儿。下面给出三种优缺点一览表。
积分棒原理就是光线在其内部发生全反射，积分棒的工作原理与光纤类似。光线在积分棒中发生全内反射，符合全内反射定律。采用镜像法分析，即光线在积分棒内发生多次全内反射到达出射截面，反射一次相当于一个镜像虚拟光源的照明，最终积分棒末端面是均匀的光斑面，后边接准直和成像系统，可将末端面成像形成均匀照明面。入射到积分棒内的光线角度必须满足全内反射条件，在其内部反射次数大概在6-8次即可，并非次数越多均匀性越高，可查阅相关文献求证。刚开始是圆形棒，经调研，能满足镜像排布的截面形状的积分棒均匀性较高，具体可按照光源情况设计，比如我当时用的4个不同颜色的LED灯，所以经仿真方棒是最优选择，但是不知道用的灯和截面面型有没有一定的联系，没调研到相关文献，也没能自己给出理论推导。大家后期可以探究一下。
微透镜阵列原理和积分棒不同，积分棒用的是全内反射，而微透镜阵列原理是透镜成像。一般情况下复眼透镜阵列分两排，每一排都由一系列小透镜阵列而成，第二排复眼透镜（LA2）位于第一排复眼透镜（LA1）的焦平面处，准直光线进入第一排复眼透镜后聚焦到第二排复眼透镜上，类似于光的多缝干涉实验中由光源衍生出的许多子光源，而这些子光源再次被后排的复眼透镜成像，最后由后继照明透镜（L2）成像到接收端面上，接收端面实现均匀照明。复眼照明的实质是整个光源被细分成许多小光源，再由许多小光源所形成的光斑叠加，从而使复眼照明能够获得均匀的照明。因为各个子透镜有数值孔径的限制，故大发散角光束进入复眼透镜匀化系统前必须经过准直。具体计算公式，大家可以去网上搜索相关文献。
下面是几个使用到积分棒和微透镜阵列的系统图示，大家可以看一下。
上图 短弧灯为光源
注：不管什么系统，光源设置极为关键，直接决定你设计的系统是正确的还是错误的，还有决定了你的仿真结果与实验结果的一致性。一定要保证光源的准确性，才能保证结果的准确性。 每一个回车 那块儿就是一张图片 我不知道怎么直接插入 我了解的这方面知识就这么多了，欢迎大家修正补充。
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发表于 2018-7-5 09:32
