【摘 要】
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近年来,抬头显示器、智能眼镜、头盔显示器、投影手机等移动智能设备的快速发展要求“内嵌式”微型投影仪有更小的体积、更高的分辨率和更大的视场角。以激光作为光源、MEMS振镜扫描作为驱动的激光微投影技术,具有成像的视场角和分辨率可电控、亮度高、损耗低、无需对焦等优点。本论文对基于MEMS扫描镜的激光微投影技术深入研究,主要内容如下:（1）从理论上验证了激光微投影系统设计方案的可行性。分析了微投影常用光源
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近年来,抬头显示器、智能眼镜、头盔显示器、投影手机等移动智能设备的快速发展要求“内嵌式”微型投影仪有更小的体积、更高的分辨率和更大的视场角。以激光作为光源、MEMS振镜扫描作为驱动的激光微投影技术,具有成像的视场角和分辨率可电控、亮度高、损耗低、无需对焦等优点。本论文对基于MEMS扫描镜的激光微投影技术深入研究,主要内容如下:（1）从理论上验证了激光微投影系统设计方案的可行性。分析了微投影常用光源的工作原理,半导体激光器以体积小、易于调制等优势用作本系统的光源;在MATLAB软件中对两个一维MEMS扫描镜光栅式扫描分析建模;对模型中出现的扫描图案枕形畸变用二次曲线拟合算法校正。（2）设计了激光微投影的光学系统。以显示分辨率720P、视场角73°为关键指标,利用ZEMAX软件对快轴发散角21?、慢轴发散角7?的蓝光激光二极管准直设计,准直后的光斑直径为200μm;设计了基于MEMS扫描镜的中继扫描多重结构系统,该系统在扩展X振镜扫描角度的同时匹配Y振镜镜面尺寸。（3）设计了像源驱动电路显示方案。驱动模块主要由激光器调制电路、驱动频率为41738Hz的X振镜驱动模块、扫描频率为30Hz的Y振镜驱动模块和FPGA控制芯片组成,由FPGA控制实现了激光器与两个MEMS扫描镜的同步。（4）搭建了完整的微投影显示系统装置。系统由光学模组和驱动模块组成。调试该系统,经两个不同方向柱面非球面镜准直后的光源发散角为mrad3.2,扫描系统尺寸为??mm10mm8mm8。失真图像经软件校正后,由系统扫描,得到了分辨率720P、帧频60Hz、视场角65°的单色二值图的正确扫描显示。实验证明实现的高分辨率、大视场角的“内嵌式”微型投影系统在保持较小尺寸的同时能通过中继扫描系统增大投影的视场角和分辨率。研究和发展微型激光投影具有广阔的市场前景和重要意义。
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