LED光源的配光设计是DLP光学引擎乃至整个微型投影领域的核心技术。提高光收集效率、压缩光学扩展量是LED光学设计的关键环节,也是提高整机性能的根本措施。本文论述了LED光源的设计理论与设计原则,归纳出收集效率、光学扩展量、发散角以及均匀性等技术指标,阐述了投影光源的设计方法和设计步骤。依据相关光学理论进行了大量计算和论证,使用辅助设计软件对各项方案进行了建模仿真,获得了诸多设计参数和研究结论。提出了三种基于LED的投影光源及照明光路的设计方案,首先设计了CPC方案,简化了光源结构,获得了10。的集光角和较小的光学扩展量,布局光源,模拟搭建了照明光路,获得较为均匀的照明光斑；在CPC基础上提出了非球面透镜方案及其照明光路,提高了配光均匀性和照明效率；设计了TIR多曲面透镜方案,缩短了光源的工作距离,减小了光学体积,收集效率大于93%。三种方案的各项参数均基本达到设计目标。提出了基于激光二极管和自聚焦透镜阵列的微型投影光源及照明光路的设计方案,进行了理论计算和建模仿真,实现了聚光、匀光、准直及光斑整形之间的技术整合,从照明光学角度论证了激光用于微型投影系统的可行性,并对设计结果进行了改良和深入探讨。测试了LED微型投影光源实物的光学参数,将测试数据与各种设计方案的设计结果进行了汇总对比,间接检验了设计工作的得失,分析了设计方法的优劣和技术条件上的差异。最后总结了工作,并对今后的科研进行了展望。