[實用新型]微型二維激光掃描像源及投影系統

有效

• 申請號: 201820150156.1
• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN208027073U
• 公開（公告）日: 2018-10-30
• 發明（設計）人: 沈文江;吳東岷;李敏;余暉俊;周鵬
• 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: G03B21/20
• 分類號: G03B21/20;G02B26/10
• 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

本實用新型公開了一種微型二維激光掃描像源及投影系統。微型二維激光掃描像源包括：激光光源、透鏡單元、掃描振鏡單元、顯示單元和控制單元，所述透鏡單元和掃描振鏡單元依次設置于所述激光光源和顯示單元之間，所述激光光源至少用以發射激光光束；所述透鏡單元至少用以將激光光源發射的激光光束形成匯聚光束；所述掃描振鏡單元至少用以反射所述匯聚光束并入射到顯示單元；所述顯示單元至少用以接收掃描振鏡單元反射的匯聚光束；所述控制單元分別與激光光源和掃描振鏡單元連接。本實用新型利用二維掃描振鏡和激光器制作小體積、高分辨率、高亮度、高對比度的像源，并將所述二維掃描激光像源應用在HUD、VR、AR等領域。

技術領域

本實用新型特別涉及一種微型二維激光掃描像源及投影系統，屬于微納制造技術領域。

背景技術

圖像是人類社會活動中最常用的信息載體，而像源是指能夠產生圖像的模塊。隨著技術的發展，像源應用領域越來越廣泛。在汽車駕駛領域，為了更加安全、方便駕駛，需要將一些速度圖像信息顯示在駕駛員前方(比如擋風玻璃)，這種系統稱為HUD(headupdisplay)；在VR(虛擬現實)、AR(增強現實)等領域，需要佩戴HMD(頭戴顯示器，headmountdisplay)將各種圖像信息呈現在人眼前方；這些HUD和HMD中均具有像源。不同的應用中對像源具有不同的要求，VR、AR應用中考慮需要人佩戴，希望像源尺寸小、輕便、高分辨率、低功耗等；HUD中需要考慮系統的穩定性、抗震性、耐高溫，以及在亮、暗環境光情況下仍能很好顯示圖像信息。

目前市場上常見像源有：DLP像源、OLED像源、LCD像源等；這些像源最初是應用在電視、投影儀上，通過對原先系統重新設計縮小化后，可以簡單應用到HUD、HMD中。

DLP(Digital Light Processing)像源技術是美國Ti公司的投影技術，其中核心部分是圖像芯片DMD，它是大量微小反射鏡排布而成的陣列，每個微鏡對應圖像的一個像素。整個系統主要包括光源系統、DMD芯片、投影鏡頭，光源系統常用LED、氙燈等光源，并運用一些光學器件將光源發出的光進行勻化并入射到DMD芯片上；通過控制DMD芯片中微鏡的偏轉可以得到圖像的灰度信息，當RGB三色灰度圖案疊加后，可以看到彩色圖像；投影鏡頭是由一系列光學透鏡組成，其作用是將DMD芯片成像至屏幕上，圖1展示了LED作為光源的投影系統。

LCD(Liquid Crystal Display)像源是一個小型化的液晶電視，可以簡單分為液晶面板與背光模塊兩大部分。其中液晶面板部分主要包括：偏光片、彩色濾光片、液晶分子、TFT電路、偏光片，而背光模塊包括擴散膜、增亮膜、導光板以及背光源，常用背光源是LED；當給液晶施加電壓時，液晶分子就會因扭曲而轉向然后改變旋光狀態，類似于眾多小光閥控制顯示的圖像灰度信息，背光源發出的光線穿越第一層偏光片后進入液晶層，隨后光線穿過彩色濾波片和第二層偏光片，這樣就可以在屏幕上看到圖像。

OLED(Organic Light Emitting Diodes，有機發光二極管)像源可以簡單劃分為TFT基底、有機發光材料和偏光片三部分，基底一般選用透明玻璃，玻璃表面會有一層陽極材料，用于給有機材料施加電壓；當給有機材料施加電壓時，有機分子的電子發生躍遷，電子從激發態躍遷回基態的過程中釋放光量子，從而產生可見光。每個像素中存在RGB三種發光有機材料，通過控制施加電壓大小實現彩色圖案輸出。以上現有技術具體可參閱“中小尺寸OLED顯示及模組驅動技術研究，韓鵬飛”，“TFT-LCD與OLED圖像顯示降低功耗方法的研究與實現，莊衍堅”，“Enabling the Next Generation of Automotive Head-UP DisplaySystems, Texas Instruments,DLPA043-October 2013”。