投影仪的性能在最近几年取得了很大的进步,可以更好的满足的人们对显示的需求,应用越来越多。尤其是微型投影技术开始走向市场,广泛应用于个人消费领域和商务场合,市场需求非常旺盛,发展前景光明。在微型投影系统中,光学引擎是系统中主要组成部分,它直接影响到系统的最终性能,因而实现光学引擎的光学总体设计是这个系统的关键,投影显示的光学引擎设计包含照明系统和成像物镜两大部分。其中照明系统的设计是非常重要的。由于微显示芯片都是4：3或16：9的矩形,因此照明光学在投影显示照明设计中,最重要的就是如何高效率地获得一个矩形的均匀光斑。本文的主要工作内容包括：目前普遍使用的微显示芯片的比较,采用不同微显示芯片的微显示投影技术的光学结构和原理的介绍；以非成像光学为基础,非成像光学的基本理论的介绍,并研究了投影系统中照明系统基本设计理论；介绍了投影系统的光源,分析LED光源的照明特性。本论文使用RGB彩色LED,绿光单独一路光,红光和蓝光一路,两路光经过照明系统匀光之后汇聚,使用积分球测得R、G、B三色LED各自的色坐标,通过颜色混合理论计算得到混光比例,调节LED驱动的时间,合成符合要求的白光。并且比较了几种照明方案,运用光棒匀光和中继透镜组传输放大原理设计本系统的照明结构,通过理论计算,结合TracePro仿真找到合适的光棒尺寸和中继透镜组参数,实现了理想的能量效率和空间均匀性；此外,本文首次提出一种基于LCoS和LED光源的简单紧凑的照明方式。在柯拉照明原理基础上,使用简化的柯拉照明前端结构,用两片简单的透镜收集LED发出的光,通过合理设置孔阑,并优化,在LCoS显示芯片上得到均匀照明区域,照明均匀性非常好,适合微型投影光引擎；根据整体光学系统要求进行成像系统的设计,并使用TracePro仿真整体光学系统,并计算整机的效率,同时根据实测结果与仿真对比,验证设计的准确性。