[已解决][学习note3]投影物镜

ta_cha_hsieh

各位前辈，请教个问题：
最近在学习投影物镜，主要参考书目是《近代光学系统设计概论》这本书，请问投影物镜中的耦合棱镜的主要作用是什么啊？书上说，一般厚度较大的棱镜会对像差有较大影响，那为什么在光路中要设置呢？用别的透镜透镜代替是不是也能实现想要的效果？

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海绵宝宝

2022-5-4 11:31

耦合棱镜中的“耦合”应该是指连接照明和成像的意思。投影系统是出光系统，光线是从显示芯片那里出来的，这一点与工业镜头之类的入光系统不同。
但高亮度的投影系统目前所用的显示芯片都是无源的，自身不能发光，只能通过照明系统打光，然后本身透射或者反射光线。图示结构应是LCD或者LCOS的投影镜头，这类显示器件需要照明光线垂直入射，然后垂直出射，当然，允许一定的孔径角。
可以想见，如果不对光路进行转折，照明光路和成像光路将会重叠，这意味照明元件和镜头透镜的干涉。投影镜头里面棱镜的作用之一就是将照明光路或者成像光路转折一个角度，达到空间分离的目的，在LCD或者LCOS系统，这个角度一般是90°，转折面为45°摆放。
用其他方案替代也可以，但也需要要解决照明和成像光路分离的基本诉求。

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海绵宝宝

耦合棱镜中的“耦合”应该是指连接照明和成像的意思。投影系统是出光系统，光线是从显示芯片那里出来的，这一点与工业镜头之类的入光系统不同。
但高亮度的投影系统目前所用的显示芯片都是无源的，自身不能发光，只能通过照明系统打光，然后本身透射或者反射光线。图示结构应是LCD或者LCOS的投影镜头，这类显示器件需要照明光线垂直入射，然后垂直出射，当然，允许一定的孔径角。
可以想见，如果不对光路进行转折，照明光路和成像光路将会重叠，这意味照明元件和镜头透镜的干涉。投影镜头里面棱镜的作用之一就是将照明光路或者成像光路转折一个角度，达到空间分离的目的，在LCD或者LCOS系统，这个角度一般是90°，转折面为45°摆放。
用其他方案替代也可以，但也需要要解决照明和成像光路分离的基本诉求。

xiaoyaodaxia

在《光学系统设计》第4版（美 莱金 著）第250页有如下描述，不知是否可以解答您的问题。

ta_cha_hsieh

海绵宝宝 发表于 2022-5-4 11:31
耦合棱镜中的“耦合”应该是指连接照明和成像的意思。投影系统是出光系统，光线是从显示芯片那里出来的，这 ...

感谢前辈解惑！
我一开始就没有从光源的角度来分析问题，而且现在主动发光源更倾向选取OLED这类像源，所以在看书中案例的时候我总觉得这个棱镜是不是多余的，为何必须要放？现在明白多了。之前在Magic Leap2（ML2）的技术大会上，ML2这次的光机还是选用LCoS，只是复用了照明光路和投影光路，我看图中的结构也没有棱镜的结构，看来是要从多个角度以及实际的应用需求出发来考虑设计的结构。

海绵宝宝

ta_cha_hsieh 发表于 2022-5-4 22:40
感谢前辈解惑！
我一开始就没有从光源的角度来分析问题，而且现在主动发光源更倾向选取OLED这类像源，所 ...

OLED的前景是挺不错的，但目前只能应用在一些低亮度的场合，主要限制是OLED的发光角度。投影镜头做成F1.7难度已经比较大了，但也才收光±17°。如果OLED出来的光束，镜头只能收±17°的话，效率就太低了。LCOS或者DLP的照明系统，LED的收光角度基本可以做到±80°，效率上就有明显优势。因此，高亮度的投影系统目前还是会额外搭配照明使用。