近年来,移动显示技术的发展使得微型投影逐渐成为一种个性化的消费方式。同时,伴随着大功率LED日渐成熟,以LED为光源的微型投影仪应运而生,其市场份额和受众群体也在逐年增大。微型投影仪是一种便携式图像信息显示设备,按空间光调制器技术类别的不同主要分为数字光处理(DLP)、硅基液晶(LCo S)和液晶光阀(LCD)三大类。其中DLP是其中的主流投影技术,其核心器件是由德州仪器公司开发的数字微型器件(DMD)。基于LED光源的DLP投影系统主要包括照明和成像两个部分,其中照明部分是整个投影系统的光引擎。从LED发出的光在角空间的分布遵循余弦定律,因此直接照明形成的光斑为不均匀且不规则的圆形光斑,不能直接用于投影照明系统。DLP投影照明系统需要照射到DMD芯片的光呈均匀矩形分布,从而能在屏幕上投影形成矩形均匀的图像。投影仪的照明部分又包括准直、匀光、合束、聚焦四个部分,作用就是对从LED发出的光进行准直和匀光,使得最后的光斑满足照明需求。本课题主要采用Tracepro软件对基于LED的DLP投影照明系统进行设计和仿真。在准直部分对CPC的参数进行推导和计算并在Tracepro软件中建模和模拟,又设计了一种基于微型透镜阵列的TIR透镜结构,可以用来直接生成特定长宽比的矩形,最后又根据空间Snell定律推导出TIR自由曲面轮廓线坐标的计算方法,并用Matlab软件进行计算和作图,把所计算出点的坐标导入Pro/Engineer软件并建立自由曲面模型并用Tracepro进行模拟和仿真,得到了比较好的准直度,并确定采用此方法设计的TIR透镜作为系统的准直器件。匀光部分对常用的光棒和复眼透镜进行对比和讨论,并提出一种基于Tracepro的布林运算建立整体复眼透镜的方法。由于自由曲面的设计是把LED看作点光源,因此本课题对点光源和实际光源的情况下分别做了模拟。本课题所设计的DLP投影系统采用RGB三通道光路,并根据实际LED光源尺寸进行模拟,最终得到比较好的均匀度和传输效率,满足投影照明的需求。