[发明专利]一种应用定向扩散片的激光投影系统

说明书

本发明一种应用定向扩散片的激光投影系统。它包括依次设置的激光光源单元、激光准直整形单元、MEMS微振镜、微电机单元、激光匀化整形单元、投射屏；所述激光匀化整形单元由一个定向扩散片组成，所述扫描出射光束以矩阵方式投射到定向扩散片上；所述定向扩散片为一微纳米结构扩散膜，所述微纳米结构扩散膜包括树脂基层、及微光学透镜阵列层MLA；所述微光学透镜阵列层为一个非均匀周期的微光学阵列结构，每个微光学透镜的表面面型为自由曲面结构。该激光投影系统采用定向扩散片，所述定向扩散片通过微光学透镜阵列结构将激光束圆型光斑扩散为均匀的方形光斑，能实现高亮度和高分辨率显示，同时该定向扩散片精度高、方便安装使用。

技术领域

本发明涉及激光投影装置，特别涉及一种采用定向扩散片、通过微光学透镜阵列结构将激光束圆型光斑扩散为均匀的方形光斑、能实现高亮度和高分辨率显示、且精度高并方便安装使用的激光投影系统。

背景技术

传统的投影显示主要采用发光二极管（LED），激光投影由于具有体积小、性能稳定、分辨率高、颜色丰富的特点，此外相对于发光二极管其能量更集中、光电转换效率更高，使得激光投影设备的应用日益广泛，并逐渐成为当今投影的主要研究方向。

激光投影设备主要包括光源模块、整形模块、成像模块，由于激光的出射光束为高聚度强光束，整形模块主要对激光进行各种准直和匀化处理，其中匀化主要用于对激光能量进行均化处理，同时能消除激光的散斑，属于激光应用的关键技术，现有激光匀化装置还存在不足：

1、现有激光匀化处理时，主要采用扩散膜，现有扩散膜透光率差，影响激光显示亮度；

2、现有匀化装置结构复杂，如采用多个光面结构进行准直、匀化和聚焦光场控制，这样造成加工麻烦，安装使用不方便；

3、现有匀化结构精度低，激光匀化效果不理想，激光投影显示会出现少量散斑。

发明内容

本发明的目的是针对为了解决上述技术问题，提供一种应用定向扩散片的激光投影系统，该激光投影系统采用定向扩散片，所述定向扩散片通过微光学透镜阵列结构将激光束圆型光斑扩散为均匀的方形光斑，能实现高亮度和高分辨率显示，同时该定向扩散片精度高、方便安装使用。

为了解决上述现有技术问题,本发明的技术方案是:

一种应用定向扩散片的激光投影系统，它包括依次设置的激光光源单元、激光准直整形单元、MEMS微振镜、微电机单元、激光匀化整形单元、投射屏，所述激光光源单元包括一个或多个激光器件，用于将一个或多个激光器件所产生的一个或多个激光光束整合为一个组合激光光束，所述激光准直整形单元为一个透镜组，用于将组合激光光束准直整形，并形成光斑直径比组合激光光束的光斑直径更小的激光准直出射光束，使得光束能量更集中或者按照需要的方式分布，所述MEMS微振镜为一个上表面镀有光学反射膜层的反射镜，所述微电机单元包含驱动机构、控制单元，所述微电机单元的驱动机构通过旋转轴与MEMS微振镜相连接，所述微电机单元用于驱动MEMS微振镜绕旋转轴、在一个定义的角度范围内、按照设定的频率在水平和垂直方向上进行二维扫描，所述激光准直出射光束经过MEMS微振镜扫描反射后形成为扫描出射光束；

作为改进，所述投射屏的入射端设置激光匀化整形单元，所述激光匀化整形单元由一个定向扩散片组成，所述扫描出射光束根据MEMS微振镜的运动轨迹以矩阵方式投射到定向扩散片上；

作为改进，所述定向扩散片为一微纳米结构扩散膜，所述微纳米结构扩散膜包括树脂基层、及设置于树脂基层上的微光学透镜阵列层MLA，所述扫描出射光束经过定向扩散片透射，按照一定的横向扩散角和纵向扩散角扩散为一个二维分布的扩散出射光斑；

所述微光学透镜阵列层为一个非均匀周期的微光学阵列结构，每个微光学透镜的表面面型为自由曲面结构，以自由曲面结构在径向上的中点为原点，以垂直于入光面的方向为x轴，以径向所在方向为y轴，建立直角坐标系，所述自由曲面结构的特征参数满足如下方程式（1）、（2）：