[实用新型]微型二维激光扫描像源及投影系统

说明书

本实用新型公开了一种微型二维激光扫描像源及投影系统。微型二维激光扫描像源包括：激光光源、透镜单元、扫描振镜单元、显示单元和控制单元，所述透镜单元和扫描振镜单元依次设置于所述激光光源和显示单元之间，所述激光光源至少用以发射激光光束；所述透镜单元至少用以将激光光源发射的激光光束形成汇聚光束；所述扫描振镜单元至少用以反射所述汇聚光束并入射到显示单元；所述显示单元至少用以接收扫描振镜单元反射的汇聚光束；所述控制单元分别与激光光源和扫描振镜单元连接。本实用新型利用二维扫描振镜和激光器制作小体积、高分辨率、高亮度、高对比度的像源，并将所述二维扫描激光像源应用在HUD、VR、AR等领域。

技术领域

本实用新型特别涉及一种微型二维激光扫描像源及投影系统，属于微纳制造技术领域。

背景技术

图像是人类社会活动中最常用的信息载体，而像源是指能够产生图像的模块。随着技术的发展，像源应用领域越来越广泛。在汽车驾驶领域，为了更加安全、方便驾驶，需要将一些速度图像信息显示在驾驶员前方(比如挡风玻璃)，这种系统称为HUD(headupdisplay)；在VR(虚拟现实)、AR(增强现实)等领域，需要佩戴HMD(头戴显示器，headmountdisplay)将各种图像信息呈现在人眼前方；这些HUD和HMD中均具有像源。不同的应用中对像源具有不同的要求，VR、AR应用中考虑需要人佩戴，希望像源尺寸小、轻便、高分辨率、低功耗等；HUD中需要考虑系统的稳定性、抗震性、耐高温，以及在亮、暗环境光情况下仍能很好显示图像信息。

目前市场上常见像源有：DLP像源、OLED像源、LCD像源等；这些像源最初是应用在电视、投影仪上，通过对原先系统重新设计缩小化后，可以简单应用到HUD、HMD中。

DLP(Digital Light Processing)像源技术是美国Ti公司的投影技术，其中核心部分是图像芯片DMD，它是大量微小反射镜排布而成的阵列，每个微镜对应图像的一个像素。整个系统主要包括光源系统、DMD芯片、投影镜头，光源系统常用LED、氙灯等光源，并运用一些光学器件将光源发出的光进行匀化并入射到DMD芯片上；通过控制DMD芯片中微镜的偏转可以得到图像的灰度信息，当RGB三色灰度图案叠加后，可以看到彩色图像；投影镜头是由一系列光学透镜组成，其作用是将DMD芯片成像至屏幕上，图1展示了LED作为光源的投影系统。

LCD(Liquid Crystal Display)像源是一个小型化的液晶电视，可以简单分为液晶面板与背光模块两大部分。其中液晶面板部分主要包括：偏光片、彩色滤光片、液晶分子、TFT电路、偏光片，而背光模块包括扩散膜、增亮膜、导光板以及背光源，常用背光源是LED；当给液晶施加电压时，液晶分子就会因扭曲而转向然后改变旋光状态，类似于众多小光阀控制显示的图像灰度信息，背光源发出的光线穿越第一层偏光片后进入液晶层，随后光线穿过彩色滤波片和第二层偏光片，这样就可以在屏幕上看到图像。

OLED(Organic Light Emitting Diodes，有机发光二极管)像源可以简单划分为TFT基底、有机发光材料和偏光片三部分，基底一般选用透明玻璃，玻璃表面会有一层阳极材料，用于给有机材料施加电压；当给有机材料施加电压时，有机分子的电子发生跃迁，电子从激发态跃迁回基态的过程中释放光量子，从而产生可见光。每个像素中存在RGB三种发光有机材料，通过控制施加电压大小实现彩色图案输出。以上现有技术具体可参阅“中小尺寸OLED显示及模组驱动技术研究，韩鹏飞”，“TFT-LCD与OLED图像显示降低功耗方法的研究与实现，庄衍坚”，“Enabling the Next Generation of Automotive Head-UP DisplaySystems, Texas Instruments,DLPA043-October 2013”。