目前,随着便携设备的普及和多媒体设备的集成,对便携式设备的显示尺寸提出了更多的要求。液晶显示屏幕占领了14以下的显示终端市场,但是无法再进行更大的扩展。而便携式设备的信息分享对便携式设备的显示技术提出以下要求:体积更小、显示尺寸更大、光能利用率要高等,这些都不是传统的显示技术能够达到。微型投影技术是便携式显示设备的革命,它具有小尺寸、大的显示画面,必将成为移动设备上不可或缺的关键技术。但是,微型投影机面临需要进一步提高光效率和缩小体积的问题,以利于延长电池供电的工作时间和应用领域。本文针对这样的问题,对可以嵌入便携设备的微型投影机的光学系统进行了设计,主要在特定的小尺寸范围内实现投影光学系统的高效率。论文所做的主要工作和取得的成果如下:1、首先介绍了微型投影机的设计意义、研究现状。对所选用的投影芯片DMD进行了简单的介绍。对LED光源应用在微投影光学引擎上的优势和不足进行了分析,并对LED光源与DMD结合使用的优势进行了分析。2、介绍了光学设计中的非成像光学理论,以及非成像光学在微投影光学引擎设计中的应用,尤其是光学扩展量在优化设计中的应用。介绍了微投影光学引擎设计中的评价参数和设计目标。3、提出了两种微型投影光学系统的设计方案。一种是采用复眼透镜作为主要光学元件,配合二色镜混色使用;另一种是采用光棒混光和匀光,与TIR棱镜组合对投影芯片进行照明。在软件ZEMAX中对投影机的镜头进行了相关设计。使用tracepro软件对方案一中的复眼透镜、二色镜进行了建模、仿真、分析和优化,光学效率仿真结果为8.99%。在tracepro软件中对方案二中的光棒、中继光学系统、TIR棱镜进行了建模、仿真、分析和优化,光学效率仿真结果为12.2%。4、对CREE公司和luminus公司的两套三基色LED光源进行了测试。对复眼透镜系统到达DMD芯片上的光学效率进行了测试,结果为15.6%,对整体系统的光学效率进行了估算,整体效率在8%左右,仿真结果与实测结果相近。论文最后对本文工作进行了总结,总结了两种方案设计中的不足,提出了方案的改进方向和意见。对采用光棒与TIR棱镜组合的光学系统的优化提出了方向和意见。