[發明專利]MEMS振鏡激光微顯示器

有效

• 申請號: 201710136807.1
• 申請日: 2017-03-09
• 公開（公告）號: CN108572493B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 李敏;吳東岷;沈文江
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: G03B21/00
• 分類號: G03B21/00;G03B21/20;G02B27/14;G02B27/01
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

本發明公開了一種MEMS振鏡激光微顯示器，包括：激光光源，包括綠光、藍光、紅光等半導體激光光源，其分別用以發射綠光、藍光、紅光光束；合束系統，包括：整形透鏡組，至少用以對激光光源發射的綠光、藍光、紅光光束分別進行整形；合束機構，至少用以將整形后的綠、藍、紅三束激光合成為一束光束；MEMS振鏡，至少用于反射合束系統輸出的RGB合束光束并形成平行光束或會聚光束而入射顯示單元；以及，控制單元，至少用以控制激光光源的光強變化和MEMS振鏡的運行狀態。本發明的MEMS振鏡激光微顯示器上形成的圖像真實度高，且還具有體積小，能耗低、成本低、安全性好等優點。

技術領域

本發明涉及一種頭盔顯示器使用的微顯示器，尤其涉及一種采用激光光源和MEMS振鏡激光微顯示器。

背景技術

頭盔顯示器(helmet mounted display,HMD)是一種安裝在頭盔上、給頭盔使用者產生可視虛擬圖像的微型裝置。頭盔顯示器最初是為了在空戰中使武器系統隨飛行員的動作快速鎖定目標，從而提高作戰效率。經過幾十年的發展，頭盔顯示器的應有范圍有最初的軍事方面擴展到日常生活(比如手機、車載儀器儀表顯示)中。

從光學系統上講，頭盔顯示系主要由兩部分組成，一是微顯示器系統，二是目視光學系統，微顯示器系統是將外界入射的視頻信號或者記憶卡中存儲的信息轉化為虛擬圖像，目視光學系統借助一個半反半透反射鏡或光學波導片將虛擬圖和周圍環境的真實圖像成像到人眼中。隨著投影顯示技術的進步，頭盔顯示的微顯示器已經由最初的CRT微顯示器發展到目前的OLED微顯示器。

CRT微顯示器需要在高壓下使用，對頭盔顯示來講，存在很大的潛在危險；OLED存在使用壽命短、色彩純度不夠等問題?；贛EMS振鏡的激光顯示系統，因其高分辨率、高光效、純色彩、無需聚焦等優點，有望進入嵌入式投影顯示，同時也是頭盔顯示中倍受青睞的微顯示器選擇。

MEMS振鏡激光微投影或微微顯示器采用純色的半導體激光光源，具有更大的色域范圍，能夠滿足微投影及頭盔顯示對速度、價格、尺寸和體積的要求。由于受到綠光(green)半導體激光器技術的限制，MEMS振鏡微投影的商品化剛剛起步。現有的一種MEMS振鏡微投影系統中，紅光(red)和藍光(blue)采用半導體激光器，綠光(green)采用的是倍頻固態激光器，其工作原理是將三色激光器輸出的光斑先準直(或會聚)再合束后入射到MEMS反射鏡上，經MEMS振鏡反射后直接投射到顯示屏上，但由于通常的顯示屏是平面，而MEMS振鏡掃描的是一個曲面，導致圖像存在嚴重的枕形畸變。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種MEMS振鏡激光微顯示器，以克服現有技術的不足。

為實現前述發明目的，本發明采用的技術方案包括：

本發明實施例提供了一種MEMS振鏡激光微顯示器，其包括：

激光光源，包括綠光光源、藍光光源、紅光光源，分別用以發射綠光光束、藍光光束、紅光光束；

合束系統，包括：

整形透鏡組，至少用以將激光光源發射的綠光光束、藍光光束、紅光光束分別整形成平行光束；

合束機構，至少用以將整形后的三束平行光合束成一束RGB合束平行光光束；

MEMS振鏡，至少用以反射所述合束系統輸出的RGB合束平行光光束并入射到顯示單元；

以及，控制單元，至少用以控制激光光源的光強變化和MEMS振鏡的運行狀態。

進一步的，所述的MEMS振鏡激光微顯示器還包括平場線性掃描光學系統。

優選的，所述平場線性掃描光學系統包括：fθ透鏡組，至少用以將MEMS振鏡反射的平行光束會聚后照射到顯示單元上。

進一步的，所述fθ透鏡組的工作波長在440～668nm范圍內，包括共軸的三片以上透鏡。