[发明专利]一种单光纤激光微投影装置

说明书

本发明型提出了一种基于单根光纤的激光微投影装置，包括单模光纤，柱状渐变折射率透镜，压电陶瓷管，金属保护管，激光光源，光纤合束器，倾角与温度传感器，激光调制驱动电路，压电陶瓷驱动电路，综合信息处理单元；激光调制驱动电路连接激光光源，激光光源连接光纤合束器，光纤合束器连接单模光纤，单模光纤穿过压电陶瓷管的轴心，并与压电陶瓷管用胶固定，单模光纤尾端一部分突出压电陶瓷管呈悬臂状，单模光纤前为柱状渐变折射率透镜。压电陶瓷管带动单模光纤摆动，经调制的激光光源发出的光通过柱状渐变折射率透镜聚焦，形成投影。该微投影装置中对单模光纤的摆动为闭环控制方式，使投影影像更为清晰稳定。

技术领域

本发明型涉及一种微投影装置，属于微型投影与显示技术领域。

背景技术

微型投影仪有着便于转移和携带的特点，近年来随着在尺寸、功耗、色域等性能方面的不断提高，获得了市场的广泛关注与认可，在个人娱乐、商业、教育、医学、以及军事等领域有着广阔的发展前景。当前，国内外的微投影领域主要有DLP(Digital LightProcessor)技术、LCOS(Liquid Crystal on Silicon)技术和OLED(Organic Light-Emitting Diode)技术。

DLP是一种以阵列微反射镜作为成像器件的光处理器。其核心部件为微反射镜阵列，由许多个微小的方形反射镜片按行列紧密的排列在一起，贴在一块硅晶片的电子节点上，每一个微反射镜都对应着投影图像的一个像素。光束通过一高速旋转的三色透镜分为时序的红、绿、蓝光，投射在微反射镜阵列上，通过控制微反射镜的反射角度来表示该像素的开与闭，最后通过镜头放大后将图像投射在屏幕上。

LCOS(Liquid Crystal on Silicon)是一种硅晶反射式投影技术，其工作原理跟DLP相近。其结构是在硅片上，利用半导体制程制作驱动面板(又称为CMOS-LCD)，然后在电晶体上透过研磨技术磨平，并镀上铝当作反射镜，形成CMOS基板。跟DLP技术相似，每一个反光镜即是一个像素点，不过这个反光镜用来调节光强的手段不是靠DLP的反射角调整，而是靠液晶的开关。

与前面两种被动投影技术相比，OLED(Organic Light Emitting Display)有机发光二极管技术是一种主动发光显示技术，其发光原理是根据有机半导体和发光材料在电场驱动下，通过载流子注入和复合导致发光的现象。通过搭配不同的有机材料，发出不同颜色的光，来达到全彩显示的目的。

在微投影技术中，LCOS和DLP技术目前较为成熟，但他们都是基于被动发光显示，通过反射其它光源的光来成像。而OLED为主动发光显示，但微小尺寸的面板制造难度大，技术还在不断改进中。但不管是LCOS、DLP还是OLED，他们的制造过程都很复杂，需要经过如掩膜、曝光、刻蚀等半导体工艺，成本很高，所需设备和环境也要求严苛。另外从投影原理方面来看，上述三种投影技术不管采用被动还是主动发光，投影图像的形成皆源于固定的二维像素阵列对光束的控制或产生，在投影过程中各像素的相对位置是不变的。因此其投影影像的大小与阵列像素的多少相关，而分辨率也取决于阵列中相邻像素的间距。要进一步提高分辨率的话就要缩小像素的间距，导致技术实现的难度与成本急速上升。另外，目前实现的二维像素阵列的面积都在厘米量级，而相应的光学投影镜头尺寸至少也在同一量级，限制了它们在对尺寸和体积要求更高的智能眼镜等便携式设备上(例如谷歌的Googleglass)的应用。

另外，在申请号为200410051456.7的发明专利“光纤投影装置”和申请号为200410050985.5的发明专利“一种光纤投影装置”中还提出了一种光纤投影仪，包括了光源、包含多个光纤的光纤束、与光纤束中光纤一一对应的光开关等器件，通过光开关的开闭或直接弯曲光纤等手段调节光纤中光的传播方式，控制光迅号在显示面的明暗状态，来达到投影影像的目的。与上面提到的三种技术相似，这种光纤投影装置本质上仍然是一种像素固定的二维阵列显示技术，需要二维阵列光纤束来传导图像信息，体积大，制造复杂，便携性差。

发明内容