为了提高投影显示系统的亮度、对比度、分辨率、均匀性及色彩等各种性能,本文在仔细研究投影显示的发展,尤其是对基于DLP的投影显示,以及非成像光学理论和色度学理论深入研究的基础上,将非成像光学中的光学扩展量和色度学中颜色设计理论引入投影显示系统的设计中,为设计提供了很好的理论依据和方法。在理论研究的基础上,提出了投影机双灯照明系统在扩展量匹配条件下系统光通量的模拟计算方法,得到了图像芯片尺寸、方棒尺寸及数值孔径之间的最佳的匹配关系,设计了利用棱镜合光的DLP双灯照明投影系统,并对系统的能量利用率和照明均匀性进行了模拟分析,对色轮的光谱曲线以及扇区分配进行了设计优化。实际制作了双灯投影机样机并对其各个参量进行测试,实验测试结果表明利用该方法设计制作的双灯投影系统具有较高的能量利用率、均匀性和较好的颜色效果,设计与实测结果具有较好的一致性。