不匹配的 f 数法可用于提高衍射效率性能。通过使用较慢的照明 f 数（f 数更大）和较快的投影 f 数（f 数更小），衍射效率会提高，因为反射照明光束发出的更多衍射光被收集到投影透镜孔径中。一个示例案例是具有 7.56μm 间距 DMD、f/3 照明和 f/2.4 投影光学元件的系统，如图 4-8 所示。在 f/2.4 照明和 f/2.4 投影匹配的情形中，平均衍射效率为 83.9%，而在 f/3 照明和 f/2.4 投影不匹配的情形中，平均衍射效率为 90.5%。该方法适用于 DMD 器件。改进的裕度在很大程度上取决于所选的 f 数和所使用的 DMD 微镜尺寸。

较大照明 f 数（照明系统展度较小）不会显著降低投影仪光照输出的直接激光系统可从不匹配的 f 数技术中受益。在照明和投影 f 数匹配的较慢 f 数系统中，与 f 数匹配的较快系统相比，给定衍射效率曲线的局部最小值更低。通过使用不匹配的 f 数技术，可以大大提高这种衍射效率，从而使衍射效率远高于 f 数匹配的系统所能提供的效率。以这种方式实现的 f 数不匹配会使衍射效率曲线中的峰值到谷值差异变平或减小。

不匹配的 f 数技术会对衍射效率的某种系统对比度进行折衷。系统对比度介于投影和照明路径中较低的匹配 f 数和较高的匹配 f 数之间。例如，对于照明为 f/3 且投影为 f/2.4 的 f 数不匹配的系统，对比度高于 f/2.4 匹配的投影系统，但低于基于同一 DMD 构建的 f/3 匹配的投影系统。