压电微镜芯片做偏转激光投影仪.docVIP

压电微镜芯片做偏转的激光投影仪 本发明提供一种压电微镜作偏转的激光投影仪，其核心——压电微镜，是根据压电材料的反压电效应原理，给压电材料加上正向电压时，压电材料在极化方向上产生正向力；给压电材料加上反向电压时，压电材料在极化方向上产生反向力，两个相反力的作用使压电材料产生机械扩张，压缩变形，实现电——机械运动转换。该压电微镜由水平偏转电片和垂直偏转电片叠加组成一组双重结构，在最上层压电材料的表面抛光处理成为镜面，使其成为激光束扫描的偏转面：从图像的正面看，左右方向上的偏转完成水平方向的扫描，上下方向上的偏转完成垂直方向上的扫描。RGB——即红绿蓝三束激光通过一个光学棱镜汇集成一束激光，射到压电微镜反光镜面上，压电微镜受控制电路的控制使激光做水平垂直扫描，完成一帧帧图像。 本发明利用激光发光频谱的单一性所产生的极细的激光束，经过压电微镜扫描直接生成图像，完全不需要液晶，数字微镜DMD,LCOS等图像生成器做中间载体，简化了整体方案及结构，大幅度降低成本，使之成为市场能易接受，可以广泛推广的激光投影仪。 本发明的有用效果是： 1 激光束扫描直接生成图像：利用激光发光频谱的单一性所产生的极细的激光束，经过压电微镜扫描直接生成图像，完全不需要液晶，数字微镜DMD,LCOS等图像生成器做中间载体，简化了整体方案及结构，大幅度降低成本，而这些图像生成器成本占整个投影机成本的主要成分，它们技术的复杂性，加工难度随着高清技术标准的不断推出呈几何级数增长，以致达到现今技术的极限。DLP由于加工难度大，成品率低，至今还只有单片式占据市场，与尽管有缺陷的液晶不分伯仲，并没有将3LCD液晶挤出市场之外；3片式DLP投影价格太高，市场无法接受，主流市场基本无货可供；对LCOS抱有极大希望，但除了JVC，SONY少量推出外，目前还无法与液晶，DLP相抗衡。因此省掉这一块，即省掉了主要成本，研制投资和时间。利用极细的激光束扫描直接生成图像的效率最高，成本最低，时间最短，无疑是最佳方案。反之，若把激光当作UHP高压灯，LED发光二极管等普通散光光源来用，则根本没有发挥激光的特点，这样的投影机只能称为“激光做光源的投影机” 。而不是真正意义上的激光投影机。 其次，UHP高压灯，LED为散光光源，只有聚焦收敛成为一束，才能进入比光源面积更小的约0.7英寸的LCD,DLP,LCOS芯片的窗口，才能充分利用好光源的光能，否则造成光的损失；与此相反，由于激光束极细，仅约1mm的直径，必须扩光几百倍，才能覆盖整个0.7英寸的窗口。一方面3LCD，DLP,LCOS的成本很高无法降下来，另一方面又加上激光及光学扩光，混光的高成本，使得总体成本上升，其结果是得不偿失。而唯一可以得出的结论是：激光的色彩比UHP，LED等更为丰富绚丽，更节电而已，但却付出更高成本的代价。 本发明方案的优势在于：充分利用激光所具有的独有特性，以极细的激光束直接扫描生成图像，如同电视显像管用电子扫描在荧光屏上显示图像一样，而这又是UHP高压灯，LED二极管等任何光源都是不可能做到的。 2 扫描的核心器件——压电微镜芯片 本发明没有采用长春光机所和Symbol公司的在圆柱体贴满光学镜片的旋转镜的办法，而是根据压电材料的反压电原理，给压电材料加上正向电压时，压电材料在极化方向上产生正向力；给压电材料加上反向电压时，压电材料在极化方向上产生反向力，两个相反力的作用使压电材料产生机械扩张，压缩变形，成为跷跷板，实现电——机械运动的转换。 压电材料种类很多，其加工工艺也相当成熟。以机——电或电——机转换的压电器件在电子领域早已经广泛应用。它的加工工艺远没有需要纳米加工技术的DMD芯片，液晶，LCOS等那样的高精密，高难度，高成本，而芯片的合格率却比起它们高的多。 在体积方面，由于激光光束极细，该压电微镜的面积可以缩小在1c㎡ 以内，厚度薄到仅几个毫米，如同一片光可改写的存储器EPROM芯片一般大小，引脚只有几根；完全抛弃了旋转圆柱体的结构形状，更不需要微电机驱动，无机械旋转运动，在压电微镜芯片的弹性范围内工作，寿命极长，并且无噪音无磨损无发热，环保。 成本方面，由于液晶，DMD,LCOS芯片的成本和加工难度与其像素的多少直接相关，以n个像素的成本为N计算，只有一片的压电微镜芯片的成本只有它们的N分之一。这还不包括前者全部像素及其复杂的驱动线路和驱动元件在内。故此，压电微镜的制造成本远远低于液晶，DMD,LCOS的成本。 3 与3LCD一样，RGB三色激光的汇聚采用光学棱镜，将红绿蓝三色激光三色激光汇聚成为一束激光，投射到压电微镜芯片上。由于激光束的直径极小，约1mm。若以激光束的直径1mm来计算，棱镜的体积可以小于4×4×4（mm）以内，这对于目前的0.7英寸的3LCD液晶头投影棱镜来说，3色激光汇聚棱镜体积