[發(fā)明專利]一種應(yīng)用定向擴散片的激光投影系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2020-01-03
• 公開（公告）號: CN110941136A
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃曙光;盧睿;周紫軍;程琳
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市銳思華創(chuàng)技術(shù)有限公司
• 主分類號: G03B21/20
• 分類號: G03B21/20;G03B21/00;G02B27/48
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本發(fā)明一種應(yīng)用定向擴散片的激光投影系統(tǒng)。它包括依次設(shè)置的激光光源單元、激光準直整形單元、MEMS微振鏡、微電機單元、激光勻化整形單元、投射屏；所述激光勻化整形單元由一個定向擴散片組成，所述掃描出射光束以矩陣方式投射到定向擴散片上；所述定向擴散片為一微納米結(jié)構(gòu)擴散膜，所述微納米結(jié)構(gòu)擴散膜包括樹脂基層、及微光學(xué)透鏡陣列層MLA；所述微光學(xué)透鏡陣列層為一個非均勻周期的微光學(xué)陣列結(jié)構(gòu)，每個微光學(xué)透鏡的表面面型為自由曲面結(jié)構(gòu)。該激光投影系統(tǒng)采用定向擴散片，所述定向擴散片通過微光學(xué)透鏡陣列結(jié)構(gòu)將激光束圓型光斑擴散為均勻的方形光斑，能實現(xiàn)高亮度和高分辨率顯示，同時該定向擴散片精度高、方便安裝使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光投影裝置，特別涉及一種采用定向擴散片、通過微光學(xué)透鏡陣列結(jié)構(gòu)將激光束圓型光斑擴散為均勻的方形光斑、能實現(xiàn)高亮度和高分辨率顯示、且精度高并方便安裝使用的激光投影系統(tǒng)。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的投影顯示主要采用發(fā)光二極管（LED），激光投影由于具有體積小、性能穩(wěn)定、分辨率高、顏色豐富的特點，此外相對于發(fā)光二極管其能量更集中、光電轉(zhuǎn)換效率更高，使得激光投影設(shè)備的應(yīng)用日益廣泛，并逐漸成為當今投影的主要研究方向。

激光投影設(shè)備主要包括光源模塊、整形模塊、成像模塊，由于激光的出射光束為高聚度強光束，整形模塊主要對激光進行各種準直和勻化處理，其中勻化主要用于對激光能量進行均化處理，同時能消除激光的散斑，屬于激光應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，現(xiàn)有激光勻化裝置還存在不足：

1、現(xiàn)有激光勻化處理時，主要采用擴散膜，現(xiàn)有擴散膜透光率差，影響激光顯示亮度；

2、現(xiàn)有勻化裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如采用多個光面結(jié)構(gòu)進行準直、勻化和聚焦光場控制，這樣造成加工麻煩，安裝使用不方便；

3、現(xiàn)有勻化結(jié)構(gòu)精度低，激光勻化效果不理想，激光投影顯示會出現(xiàn)少量散斑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對為了解決上述技術(shù)問題，提供一種應(yīng)用定向擴散片的激光投影系統(tǒng)，該激光投影系統(tǒng)采用定向擴散片，所述定向擴散片通過微光學(xué)透鏡陣列結(jié)構(gòu)將激光束圓型光斑擴散為均勻的方形光斑，能實現(xiàn)高亮度和高分辨率顯示，同時該定向擴散片精度高、方便安裝使用。

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)問題,本發(fā)明的技術(shù)方案是:

一種應(yīng)用定向擴散片的激光投影系統(tǒng)，它包括依次設(shè)置的激光光源單元、激光準直整形單元、MEMS微振鏡、微電機單元、激光勻化整形單元、投射屏，所述激光光源單元包括一個或多個激光器件，用于將一個或多個激光器件所產(chǎn)生的一個或多個激光光束整合為一個組合激光光束，所述激光準直整形單元為一個透鏡組，用于將組合激光光束準直整形，并形成光斑直徑比組合激光光束的光斑直徑更小的激光準直出射光束，使得光束能量更集中或者按照需要的方式分布，所述MEMS微振鏡為一個上表面鍍有光學(xué)反射膜層的反射鏡，所述微電機單元包含驅(qū)動機構(gòu)、控制單元，所述微電機單元的驅(qū)動機構(gòu)通過旋轉(zhuǎn)軸與MEMS微振鏡相連接，所述微電機單元用于驅(qū)動MEMS微振鏡繞旋轉(zhuǎn)軸、在一個定義的角度范圍內(nèi)、按照設(shè)定的頻率在水平和垂直方向上進行二維掃描，所述激光準直出射光束經(jīng)過MEMS微振鏡掃描反射后形成為掃描出射光束；

作為改進，所述投射屏的入射端設(shè)置激光勻化整形單元，所述激光勻化整形單元由一個定向擴散片組成，所述掃描出射光束根據(jù)MEMS微振鏡的運動軌跡以矩陣方式投射到定向擴散片上；

作為改進，所述定向擴散片為一微納米結(jié)構(gòu)擴散膜，所述微納米結(jié)構(gòu)擴散膜包括樹脂基層、及設(shè)置于樹脂基層上的微光學(xué)透鏡陣列層MLA，所述掃描出射光束經(jīng)過定向擴散片透射，按照一定的橫向擴散角和縱向擴散角擴散為一個二維分布的擴散出射光斑；

所述微光學(xué)透鏡陣列層為一個非均勻周期的微光學(xué)陣列結(jié)構(gòu)，每個微光學(xué)透鏡的表面面型為自由曲面結(jié)構(gòu)，以自由曲面結(jié)構(gòu)在徑向上的中點為原點，以垂直于入光面的方向為x軸，以徑向所在方向為y軸，建立直角坐標系，所述自由曲面結(jié)構(gòu)的特征參數(shù)滿足如下方程式（1）、（2）：