隨著科技的進步，投影機終於也從以往較笨重的固定式通訊商務產品，蛻變成有如手機一般小的可攜式投影機。可攜式投影機使演講者不再被限制在會議廳，任何時刻任何場合都將可以隨心所欲的做簡報。
然而以小體積為取向的投影機，在光源設計上，顯然已無法採用傳統的高壓氣體光源，現今雖然有小體積光源發光二極體可使用，但在亮度和發光效率方面仍嫌不足，且在體積限制下，許光學多元件如積分器、聚光鏡、光閥面板等等，不但在製作上是更加困難，在光源相關規格上，如光傳遞效率、照明均勻度、對比度等，目前市售商品性能表現仍屬差強人意。
本論文以數位光源處理投影技術為重心，使用商用光學軟體進行分析設計，預期建立一新穎的可攜式投影機之照明系統，並分析其照明規格以及實際製作成品。

In the advent of 3C technology, projectors come in bulky and non-movable package design has gradually transformed into portable cellphone-size projectors. Contrast to fixing on the ceiling of conference halls, speech presenters can now willingly deliver a speech with the help of a micro-projector elsewhere.
However, to reducing the size and weight, traditional light sources such as high-intensity discharge (HID) and ultra-high pressure mercury lamp (UHP) are no longer applicable to the projectors anymore. Although compact light-emitting diodes (LEDs) are readily available for projector today, the brightness and energy efficacy of LEDs are still insufficient. Especially under the restriction of volume, it is more difficult to manufacture optical components such as integrator, condenser, light valve panel. Most importantly, projectors in the market today only perform fairly on optical qualities such as optical transmission, illumination uniformity, and contrast ratio.
This thesis is to focus on digital light processing (DLP) technology based on the use of commercial optics software so that a novel illumination system for the projector is established. Finally, prototype models have been built for experimental verifications.

摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 XI
1 第一章 緒論 1
1-1 研究背景 1
1-2 研究目的 1
1-3 文獻回顧 2
1-3-1 投影機歷史演進 2
1-3-2 液晶顯示投影系統 3
1-3-3 矽基液晶投影系統 4
1-3-4 數位光源處理投影系統 4
1-3-5 光閥式投影系統分析比較 5
1-3-6 投影機燈源 5
2 第二章 基礎光學理論 16
2-1 光學原理 16
2-1-1 費馬原理 16
2-1-2 反射、折射定律 16
2-1-3 全反射 17
2-1-4 光展量 17
2-2 光度學、輻射度學 18
3 第三章 設計之方向概述 27
3-1 數位光源處理微型投影機架構總覽 27
3-1-1 發光二極體燈源 27
3-1-2 反射罩 28
3-1-3 積分器 28
3-1-4 分合光系統 29
3-1-5 數位微鏡元件 30
3-1-6 成像系統 30
3-2 量測規範 30
3-3 設計思維 31
3-4 實驗設備 32
4 第四章 照明系統設計 39
4-1 各部元件 39
4-1-1 光展量計算 39
4-1-2 元件位置 39
4-2 積分柱設計 40
4-2-1 彎折積分柱 40
4-2-2 彎折處加入氣隙 40
4-3 模擬結果分析 41
4-3-1 均勻度及收光效率 42
4-3-2 混光模擬 42
4-4 實作步驟 43
4-5 實測結果 43
4-5-1 均勻度量測 44
4-5-2 收光效率量測 44
5 第五章 結論與未來工作 66
5-1 結果與討論 66
5-2 未來工作 66
6 第六章 文獻參考 69

[1] 李佳惠，「光學投影系統之光路設計與模擬」，逢甲大學半導體與光電產業研發碩士班碩士論文，pp.1-2（2006）。
[2] 陳建人，「光學元件精密製造與檢測」，國家實驗研究院儀器科技研究中心，pp.525-529（2007）。
[3] 潘光平，「液晶式投影機」，國立中央大學光電科學研究所碩士論文，pp.1（1998）。
[4] 張雪珍，「液晶投影顯示器中照明系統的照度量測與分析」，國立中央大學光電科學研究所碩士論文，pp.3-4（2002）。
[5] 田志豪、趙中興，「顯示器原理與技術」，全華科技，pp.9-10（1997）。
[6] 陳時偉，「數位光源處理投影系統之光學設計與光機模擬」，元智大學電機工程研究所碩士論文，pp.1-2（2002）。
[7] L. J. Hornbeck, “From Cathode Rays to Digital Micromirrors: A History of Electronic Projection Display Technology ”, Texas Instruments Technical Journal, Vol.15, No.3 (1998).
[8] Texas Instrument, http://www.dlp.com
[9] 金惟國、蘇安仲、段興宇，「光電材料與元件基礎」，國立清華大學化學工程學系選修課（2008）。
[10] 何燦佑，「液晶投影顯示器」，國立中央大學光電科學工程研究所碩士論文，pp.6-7（2001）。
[11] 陳連春，「最新液晶應用技術」，建興出版社，pp.164-167（1997）。
[12] 林智清，「高功率發光二極體照明器於數位光源處理式投影機之效能」，國立台灣科技大學電子工程系碩士論文，pp.7-8（2004）。
[13] Philips Research, http://www.research.philips.com
[14] L. J. Hornbeck, “Digital Light Process for High Brightness, High Resolution Applications”, Proc. of SPIE, 3013, pp.27-40 (1997).
[15] 李明璘，「LED投影機色彩特性量測與修正暗階三刺激值」，國立台灣科技大學電子工程系碩士論文，pp.6, pp.19（2006）。
[16] L. J. Hornbeck, “Current Status and Future Applications for DMD-Based Projection Displays”, in Proceedings of the 5th International Display Workshop, IDW '98, Kobe, Japan, pp.2 (1998).
[17] Philips Lumileds Lighting Company, http://www.lumileds.com
[18] D. A. Steigerwald, J. C. Bhat, D. Collins, R. M. Fletcher, M. O.Holcomb, M. J. Ludowise, P. S. Martin, and S. L. Rudaz, “Illumination with Solid State Lighting Technology, ” IEEE J. Select. Topics Quantum Electron. 8, 310-320 (2002).
[19] 劉如熹，王健源，「白光發光二極體製作技術：21世紀人類的新曙光」，全華科技圖書股份有限公司 (2001)。
[20] Eugene Hecht, “OPTICS”, Fourth Edition, Addison Wesley (2003).
[21] Enrico Geiβler, “Meeting the Challenges of Developing LED-based Projection Displays”, Proc. of SPIE Vol.6196, 619601, pp.2 (2006).
[22] “Spectral Luminous Efficiency Functions Based upon Brightness Matching for Monochromatic Point Sources, 2°, and 10° Fields, ” CIE Publication No. 75 (1988a).
[23] “CIE 1988 2° Spectral Luminous Efficiency Functions of Photopic Vision, ” CIE Publication No. 86 (1988b).
[24] Colour & Vision Database, http://cvision.ucsd.edu/index.htm
[25] R. W. G. Hunt, “Measuring Colour”, Ellis Horwood, London (1995).
[26] G. Wyszecki, and W. S. Stiles, “Color Science”, John Wiley & Sons, New York (2000).
[27] 經濟部能源局指導，財團法人台灣綠色生產力基金會編印，「照明系統Q&A節能技術手冊」 (2008)。
[28] 陳龍建，「發光二極體之原理與製程」，全華科技圖書股份有限公司，(2006)
[29] DLP® Discovery System Optics Application Note, 2510332, February 2009.
[30] 五鈴精工硝子株式會社，http://www.isuzuglass.com
[31] Florian Fournier and Jannick Rolland, “Optimization of freeform lightpipes for light-emitting-diode projectors”, Appl. Opt. Vol.47, No.7, March 2008.
[32] H Murat, HD Smet and D Cuypers, “Compact LED projector with tapered light pipes for moderate light output applications”, Displays, Elsevier (2006).
[33] 李孟哲，「雷射光源之微型化DLP投影機」，國立清華大學動力機械工程學系碩士論文，pp.14（2009）。
[34] 奧圖碼台灣官方網站，http://www.optoma.com.tw
[35] Texas Instruments, “DLP1700”, DLPS018A –December 2009 – Revised January 2010.
[36] CREE, http://www.cree.com