CN108873368A - 一种抑制激光散斑的方法及mems微振镜 - Google Patents

一种抑制激光散斑的方法及mems微振镜 Download PDF

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CN108873368A CN201810870484.3A CN201810870484A CN108873368A CN 108873368 A CN108873368 A CN 108873368A CN 201810870484 A CN201810870484 A CN 201810870484A CN 108873368 A CN108873368 A CN 108873368A
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Abstract

本发明属于微光机电(MOEMS)领域和激光投影显示领域,具体涉及一种抑制激光散斑的方法及MEMS微振镜,通过对传统的MEMS微振镜结构进行优化设计使得MEMS微振镜可在绕扭转轴扭转的同时实现辅助运动(垂直于镜面方向的微小平动或绕y轴扭转的微小运动),在实现对入射光束偏转的同时降低其光束相干性,从而在满足光学系统工作要求的情况下实现对激光散斑的抑制功能。

Description

一种抑制激光散斑的方法及MEMS微振镜
技术领域
本发明涉及微光机电(MOEMS)领域和激光投影显示领域,具体涉及一种抑制激光散斑的方法及能有效抑制激光散斑的MEMS微振镜。
背景技术
光学扫描镜作为光学应用系统的核心器件,在高分辨显示和成像、光通信开关、条码识别、数据存储以及微型显微镜等方面被广泛地应用。随着MEMS技术的发展,特别是MOEMS技术发展,MEMS微振镜与传统光束偏转元件相比具有低成本、高可靠性、小型化、重量轻等特点,并且实现由静到动的飞跃。
与常规照明光源相比,激光具有大色域、高亮度、方向性好等诸多优点,是非常好的显示光源。激光光谱线为线谱线,色彩分辨率高,色饱和度很高,能够显示非常清晰而且鲜艳的颜色,可以提高显示画面质量。此外,激光光源所独有的寿命长、功耗低、可靠性高的优点更加满足解决人们对日益紧张的能源问题的要求,所以激光投影显示技术是一种极具竞争力的显示技术。但是,在激光投影显示系统中由于激光具有高的相干性,散斑的存在是不可避免的,而散斑的存在会导致部分图像信息内容的缺失,且会降低显示图像的分辨率。点扫描式(二维振镜)和行扫描式(一维振镜)投影显示系统所产生散斑的原理相类似,激光被发射之后照射在空间振镜上,这里行扫描采用一维振镜偏转来实现成像,而点扫描采用二维振镜偏转来实现成像。利用快速扫描形成一幅图像,再通过多幅图像迅速切换从而获得动态效果。从激光器到振镜的过程中,基本不产生散斑。而从扫描系统到屏幕之间,由于空间粉尘、镜头上附着的灰尘以及屏幕的粗糙将会使激光发生干涉现象形成散斑。激光投影与整帧投影最大的不同是扫描时每点或每行是先后到达屏幕的,这个时间远大于激光的相干时间,因此对于点扫描只需要考虑每个像素上的散斑抑制,而行扫描也只需要考虑每行像素的散斑抑制,而无需考虑整幅图样整体散斑抑制。对激光投影显示来说,散斑对比度需要抑制到4%以下,人眼系统才无法分辨。
散斑的本质是一种相干叠加,而Goodman等人已经证明如果有M个非相关的散斑图样叠加在一起时,散斑对比度将会降低到原始散斑图样的激光散斑的抑制技术从原理上可以大致分为以下三类:
1.通过降低光源的相干性,如增加激光光源的谱带宽度,激光器谐振腔调制、脉冲光源、多光源、出射方向的光源振动等方法。
2.通过降低屏幕终端的反射光散斑,如振动屏幕。
3.通过在光路中改变激光的相干性从而抑制激光散斑现象,如振动镜,随机相位片,光导管等。
激光的高相干性是由于激光的窄光谱所导致的,因此采用宽带激光器可以有效的降低激光的相干性,从而明显的减弱散斑效应。激光展宽可以采用分别驱动多个不同波长激光器,但是这种方法价格昂贵,系统复杂,因此很少采用。通过降低屏幕终端的反射光散斑这一方法也会增加系统的复杂性,不利于集成。
关于第三种方法,已经有从MEMS角度开发设计的抑制散斑器件,如带波浪起伏结构的MEMS镜面(CN201611153922.1)、在激光器和振镜之间增加散斑衰减器降低光束相干性(CN206990920U)、静电驱动的动态衍射光栅、压电驱动的MEMS变形反射镜、MEMS面外垂直振动膜(CN102141687A)。上述器件或装置可以实现对散斑的抑制效果,具有各自的优点,但是有一个共同的缺点就是需要增加额外的装置,从而导致MEMS微振镜不易集成到系统中去。
发明内容
为了解决利用传统方法抑制激光散斑导致的成本高、系统复杂及不易集成等问题,本发明提供一种抑制激光散斑的方法及MEMS微振镜,通过优化传统MEMS微振镜,使得其在光路中降低激光散斑的相干性,相比于通过降低光源的相干性及通过降低屏幕终端的反射光散斑的方法,本发明方法不增加投影显示系统的复杂程度,成本低,局限小。相比于现有的从MEMS角度开发设计的抑制散斑器件,本发明MEMS微振镜可以通过自身辅助运动来达到对散斑良好的抑制效果,同时不影响MEMS微振镜易集成的优点。
本发明的技术解决方案为提供一种抑制激光散斑的方法,控制MEMS微振镜反射镜面绕x轴进行往复扭转的同时还控制MEMS微振镜反射镜面沿反射镜面法线方向即Z轴平动;定义:MEMS微振镜静止时,反射镜面所在平面为xy平面,x轴为xy平面内与MEMS微振镜水平梁平行且过反射镜面中心的轴线,y轴为xy面内与x轴垂直且过反射镜面中心的轴线。
进一步地,为了保证反射镜面平动前后的两束激光波到达光线接收屏幕的第一接光位置与第二接光位置在水平方向的距离小于光线接收屏幕上投影显示的像素在水平方向的宽度,反射镜面沿反射镜面法线方向平动的范围其中pix为在光线接收屏幕上投影显示的像素在水平方向的宽度,为入射光束与反射镜面法线的夹角。
本发明还提供另外一种抑制激光散斑的方法,控制MEMS微振镜反射镜面绕x轴进行往复扭转的同时还控制MEMS微振镜反射镜面绕y轴扭转;
定义:MEMS微振镜反射镜面位于初始位置时,反射镜面所在平面为xy平面,x轴为xy平面内与MEMS微振镜水平梁平行且过反射镜面中心的轴线,y轴为xy面内与x轴垂直且过反射镜面中心的轴线。
进一步地,反射镜面绕y轴扭转的角度其中θ1为线激光的半张开角,为投影工作要求在光线接收屏幕x方向的显示宽度,h为激光光源在反射镜面中的像点位置到光线接收屏幕的垂直距离。
本发明还提供一种抑制激光散斑的MEMS微振镜,包括MEMS微振镜可动结构,上述MEMS微振镜可动结构包括反射镜面、水平梁及竖直梁;其特殊之处在于:
还包括驱动机构;
定义:MEMS微振镜反射镜面位于初始位置时,反射镜面所在平面为xy平面,x轴为xy平面内与MEMS微振镜水平梁平行且过反射镜面中心的轴线,y轴为xy面内与x轴垂直且过反射镜面中心的轴线。
上述驱动机构驱动反射镜面绕x轴进行往复扭转的同时还驱动反射镜面沿反射镜面法线方向平动。
进一步地,为了降低光束相干性,保证反射镜面平动前后的两束激光波到达光线接收屏幕的第一接光位置与第二接光位置在水平方向的距离小于光线接收屏幕上投影显示的像素在水平方向的宽度,反射镜面沿反射镜面法线方向平动范围其中pix为在光线接收屏幕上投影显示的像素在水平方向的宽度,为入射光束与反射镜面法线的夹角。
进一步地,上述抑制激光散斑的MEMS微振镜中驱动机构包括驱动线圈、永磁铁及信号输入电路;
上述驱动线圈包括第一驱动线圈、第二驱动线圈及第三驱动线圈;上述第一驱动线圈设置于反射镜面中心正下方,第一驱动线圈的中心轴与反射镜面法线平行;上述第二驱动线圈与第三驱动线圈设置于反射镜面下方且关于第一驱动线圈对称布置,第二驱动线圈与第三驱动线圈的中心轴与反射镜面法线平行,第二驱动线圈与第三驱动线圈相互串联且螺旋方向相反;
上述永磁铁设置于反射镜面背面;
上述信号输入电路包括第一信号输入电路与第二信号输入电路;第一路信号输入电路的信号输出至第一驱动线圈,第二路信号输入端电路的信号输出至第二驱动线圈或第三驱动线圈。
本发明还提供另一种抑制激光散斑的MEMS微振镜,包括MEMS微振镜可动结构,上述MEMS微振镜可动结构包括反射镜面、水平梁及竖直梁,其特殊之处在于:
还包括驱动机构;
定义:MEMS微振镜反射镜面位于初始位置时,反射镜面所在平面为xy平面,x轴为xy平面内与MEMS微振镜水平梁平行且过反射镜面中心的轴线,y轴为xy面内与x轴垂直且过反射镜面中心的轴线。
上述驱动机构驱动反射镜面绕x轴进行往复扭转的同时驱动反射镜面绕y轴扭转。
进一步地,反射镜面绕y轴扭转的角度其中θ1为线激光光源的半张开角,l为投影工作要求在光线接收屏幕x方向的显示宽度,h为激光光源在反射镜面中的像点位置到光线接收屏幕的垂直距离。
进一步地,上述驱动机构包括驱动线圈、永磁铁及信号输入电路;
上述驱动线圈包括第四驱动线圈、第五驱动线圈、第六驱动线圈及第七驱动线圈;第四驱动线圈与第五驱动线圈相互串联且螺旋方向相反,第六驱动线圈及第七驱动线圈相互串联且螺旋方向相反;
第四驱动线圈、第五驱动线圈、第六驱动线圈及第七驱动线圈均位于反射镜面的下方且第四驱动线圈、第五驱动线圈、第六驱动线圈及第七驱动线圈中心轴与反射镜面的法线相互平行;
在同一平面内,第四驱动线圈与第五驱动线圈之间的连线垂直于第六驱动线圈与第七驱动线圈之间的连线,且两条连线的交点在反射镜面的法线上;即四个驱动线圈在同一平面内的连线为菱形,该菱形的中心经过反射镜面的法线;
上述永磁铁设置于反射镜面背面;
上述信号输入电路包括第一信号输入电路与第二信号输入电路;第一路信号输入电路的信号输出至第四驱动线圈或第五驱动线圈;第二路信号输入电路的信号输出至第六驱动线圈或第七驱动线圈。
本发明通过对传统的MEMS微振镜结构进行优化设计使得MEMS微振镜可在绕扭转轴(x轴)扭转的同时实现辅助运动(垂直于镜面方向的微小平动或绕y轴扭转的微小运动),在实现对入射光束偏转的同时降低其光束相干性,从而在满足光学系统工作要求的情况下实现对激光散斑的抑制功能。
本发明的有益效果是:
本发明提出了一种抑制激光散斑的MEMS微振镜(以下简称振镜):激光器发出激光束,激光束射到振镜表面中心,振镜在驱动力的作用下绕旋转轴旋转对入射激光束进行偏转,并且镜面在旋转的同时进行辅助运动(垂直于镜面的方向的微小平动或绕y轴扭转的微小运动)以使得入射的若干激光相干波产生变化相位差,而两列激光要发生干涉的一个重要条件就是相位差恒定,而本发明MEMS微振镜使得若干相干波产生变化不等的相位差从而可以达到抑制激光散斑的效果,使得MEMS微振镜达到更优的工作状态,从而提高投影显示图像的质量。
附图说明
图1为本发明MEMS微振镜可动结构示意图;
图2为本发明实施例一中MEMS微振镜在光学扫描系统中的工作示意图;
图3为本发明实施例一中MEMS微振镜驱动机构的线圈布置及接线方式;
图4为本发明实施例二中MEMS微振镜在光学扫描系统中的工作示意图;
图5为本发明实施例二中MEMS微振镜在光线接收屏幕上扫描出的条纹光轮廓;
图6为本发明实施例二中MEMS微振镜绕y轴扭转时,在xz平面内的光路示意图。
图中附图标记为:101-反射镜面,102-V型块,103-水平梁,104-竖直梁,105-X轴,106-Y轴,107-第一固定端,108-第二固定端;
201-激光源,202-反射镜面初始位置,203-平动后反射镜面位置,204-第一接光位置,205-第二接光位置,206-光线接收屏幕,207-入射光束与振镜法线的夹角,208-反射镜面初始平面到第一接光位置与第二接光位置的竖直距离;
301-反射镜面,302-第一驱动线圈,303-永磁铁,304-第二驱动线圈,305-第三驱动线圈,306-x轴;
401-反射镜面,402-x轴,403-激光源,404-光接收屏幕;
503-矩形区域中心线,504-显示区域上界,505-显示区域下界,506-实际扫描区域的曲线上界,507-实际扫描区域的曲线下界;
600-反射镜面初始位置,603-y轴,604-光线接收屏幕,611-扭转角度,612-线激光光源的半张开角,614-z轴方向,615-光源在反射镜面中的像点。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步的描述。
本发明MEMS微振镜包括MEMS微振镜可动结构及驱动机构,从图1可以看出,本发明MEMS微振镜可动结构中反射镜面101与V型块102大端固连,V型块102小端与水平梁103固连,竖直梁104的第一固定端107、第二固定端108分别机械连接到外部固定框架(固定框架在图中未画出)。
本发明所述MEMS微振镜有两种消除散斑的有效工作方式:
第一种工作方式为:反射镜面可在驱动机构驱动力作用下绕扭转轴(即x轴105)进行往复扭转,在绕扭转轴扭转对光束实现偏转的同时还可以实现垂直于反射镜面方向(反射镜面法线方向)上的微小平动。
以下结合附图2对垂直于反射镜面方向微小平动的运动范围做进一步描述,记pix为在光线接收屏幕206上投影显示的像素在水平方向的宽度(此处,水平相对于图2所示的方向),则微小平动的运动长度b需在合适的范围内以保证反射镜面平动前后的两束激光波到达光线接收屏幕206的第一接光位置204与第二接光位置205在水平方向的距离a小于pix。通过以下方法来确定b的范围:
记反射镜面初始平面202到第一接光位置204与第二接光位置205的竖直(即图2中的z轴方向)距离208为l,反射镜面在竖直方向(即图2中的z轴方向)平动的距离为b(也即平动范围),入射光束与反射镜面法线的夹角207为θ。
则第一接光位置204与第二接光位置205的水平距离为:
a=b×tanθ+(b+l)×tanθ-l×tanθ
化简得:
a=2b·tanθ
又由a<pix得,
第二种工作方式为:反射镜面可在驱动机构驱动力作用下绕扭转轴(x轴)进行往复扭转,在绕扭转轴扭转对光束实现偏转的同时还可以实现绕在反射镜面平面内垂直于前述扭转轴方向的轴(即y轴)扭转的微小扭转。
以下以线激光为例,结合附图5及附图6对绕y轴微小扭转的扭转角度范围做进一步描述,记α为反射镜面绕y轴微小扭转的角度,附图5中的矩形区域为要求显示的区域,由显示区域上界504、显示区域下界505组成,503为矩形区域中心线。当反射镜面绕y轴做微小扭转时,实际扫描区域为由实际扫描区域的曲线上界506、实际扫描区域的曲线下界507构成的曲面区域,记实际扫描区域的曲线上界506在最高点时,对应的反射镜面绕y轴的扭转角度θ1′,实际扫描区域的曲线上界506在最低点时,反射镜面绕y轴的扭转角度θ2′;
则反射镜面绕y轴微小扭转的角度α应满足以下条件,才能使得要求显示的区域完全显示:
α<θ1′-θ2′。
附图6中,600为反射镜面初始位置,反射镜面可绕y轴603进行微小扭转,位置601与位置602为镜面可以逆时针扭转和顺时针扭转多能到达的极限位置,记其扭转角度611的值为α,604为光线接收屏幕,614方向为z轴方向。由于反射镜面绕y轴扭转的角度非常小故认为反射镜面绕y轴扭转时,光源在反射镜面中的像点615在竖直方向(即图6中的x轴方向)高度不变;反射镜面在镜面初始位置600时,反射镜面绕x轴扭转,出射光线在竖直方向(即图6中的x轴向)的上下边界为605与606;反射镜面在601位置时,出射光线在竖直方向(即图6中的x轴向)的上下边界为607与608,反射镜面在602位置时,出射光线在竖直方向(即图6中的x轴向)的上下边界为609与610。线激光光源的半张开角612为θ1,即当反射镜面位于初始位置时,出射光线的上边界605与z轴的夹角,当反射镜面偏转至602位置时,出射光线的上边界609与z轴的夹角为θ2。图6中,实际有效显示区域为:反射镜面在601位置时,出射光线的下边界608与反射镜面在602位置时,出射光线的上边界609所夹的区域,该区域与图5中504与505所限定的矩形区域为同一区域,投影工作要求在光线接收屏幕竖直方向(图6中的x轴方向)的显示的宽度记为l,光源在反射镜面中的像点615到光线接收屏幕604的垂直距离616记为h,则:
2h×tanθ2≥l;
由几何关系得:
所以:
化简得:
通过以下两个具体实施例来对以上两个工作方式进行说明。
实施例一
以下结合附图对本发明所涉及MEMS微振镜的第一种工作方式做进一步的描述。
在第一种工作方式时,该结构有两个工作模态,分别为绕x轴扭转的第一模态和沿着反射镜面垂直方向微小平动(辅助运动)的第二模态。
驱动机构包括两路信号输入电路、不同的驱动线圈及永磁铁,当两路信号输入电路分别输入两个模态对应频率的电信号时,可通过驱动线圈产生对应频率的电磁场,从而激发MEMS微振镜的两个工作模态。驱动机构可驱动反射镜面在绕x轴扭转的同时沿着反射镜面法线平动。请参阅图2所示,本实施例MEMS微振镜在光学扫描系统内的工作示意图,包括激光源201,反射镜面,光线接收屏幕206。MEMS微振镜位于激光源201的出射光路上,202为反射镜面初始位置,203为平动后反射镜面位置,入射到反射镜面的激光为若干相干子波,振镜在工作状态下,不仅有绕旋转轴(x轴)的扭转运动以实现对入射激光的偏转,同时还伴有沿着垂直于反射镜面方向的微小平动,入射光经反射镜面反射后,出射光的范围介于第一接光位置204与第二接光位置205之间,最终出射光投射在光线接收屏幕206上,由于若干相干子波经MEMS微振镜反射后,均存在一定的相位差,所以最终投射到光线接收屏幕上时不会发生干涉或者相干性降低,从而达到抑制激光散斑的效果。
从图3可以看出,本实施例驱动机构中驱动线圈的布置及接线方式。在反射镜面301的背面布置一块永磁铁303,(其N极方向可向上也可向下,图中为向下),在反射镜面中心正下方布置一个第一驱动线圈302,在反射镜面下方沿着平行于反射镜面垂直于x轴306的方向关于第一驱动线圈302对称布置另外两个第二驱动线圈304与第三驱动线圈305。
上述驱动线圈分为两组,第二驱动线圈304与第三驱动线圈305为一组,第一驱动线圈302独自为一组线圈。两路信号输入电路分别输入到两组驱动线圈上(连接导线图中未画出),同组驱动线圈连接方式为串联。第二驱动线圈304与第三驱动线圈305螺旋方向相反,当通入同一路输入电信号时,其靠近反射镜面的磁极极性相反,线圈磁极变化的频率与输入信号的频率一致,频率匹配时可以激发振镜绕x轴306扭转的工作模态,使得反射镜面可以绕x轴306实现往复扭转。当给第一驱动线圈302通入另一路输入信号时,第一驱动线圈302磁极变化的频率与输入信号的频率一致,频率匹配时可以激发振镜在垂直于镜面方向上微小平动(辅助运动)的工作模态,使得反射镜面可以在垂直于反射镜面方向上实现往复的微小平动。可以通过调节输入电信号的幅值调节线圈磁感应强度的大小,分别调节两路输入信号的幅值,可以调节两组线圈磁感应强度的大小,从而控制扭转运动与微小平动的运动范围,使其实现良好的运动耦合,从而达到良好的工作状态。
实施例二
以下结合附图对本发明MEMS微振镜第二种工作方式做进一步的描述。
在第二种工作方式时,该结构有两个工作模态,分别为绕x轴扭转的模态一和绕y轴微小扭转(辅助运动)的模态二。
驱动机构同样包括两路信号输入电路、不同的驱动线圈及永磁铁,当两路信号输入电路分别输入两个模态对应频率的电信号时,可通过驱动线圈产生对应频率的电磁场,从而激发MEMS微振镜的两个工作模态。驱动机构可驱动振镜在绕x轴扭转的同时绕y轴进行微小扭转。
从图4可以看出,本实施例MEMS微振镜在光学扫描系统内的工作示意图,包括激光源403,反射镜面401,光线接收屏幕404。MEMS微振镜位于激光源403的出射光路上,入射光束直径为3mm左右,光束中心打到反射镜面中心。反射镜面在驱动机构驱动力作用下,可以在绕x轴402扭转对光束实现偏转的同时进行405方向及其反方向的往复微小扭转(即绕y轴的微小扭转,该y轴在反射镜面平面内与x轴垂直),两个运动耦合后,反射镜面会出现双轴扭转,但主运动为绕x轴402的扭转,405方向的微小扭转会使得入射的若干相干波产生相位差,降低其相干性,最终投射到光线接收屏幕上时不会发生干涉或者相干性降低,从而达到抑制激光散斑的效果。
本实施例驱动线圈分两组进行布置。第一组驱动线圈的布置位置与实施例一中第二驱动线圈304与第三驱动线圈305布置位置相同,分别为第四驱动线圈与第五驱动线圈,可驱动镜面绕x轴扭转实现对光束偏转。第二组驱动线圈布置位置为将第一组驱动线圈绕反射镜面中心的镜面法线顺/逆时针旋转90度的位置;即第二组驱动线圈也包括两个驱动线圈,分别为第六驱动线圈与第七驱动线圈,在同一平面内,第四驱动线圈、第六驱动线圈、第五驱动线圈与第七驱动线圈按照顺时针或逆时针连线构成菱形,反射镜面法线经过该菱形的中心。
两路信号输入电路分别输入到两组驱动线圈上(连接导线图中未画出),同组驱动线圈连接方式为串联。第四驱动线圈与第五驱动线圈螺旋方向相反,当通入同一路输入电信号时,其靠近反射镜面的磁极极性相反,线圈磁极变化的频率与输入信号的频率一致,频率匹配时可以激发振镜绕扭转x轴306扭转的工作模态,使得反射镜面可以绕轴306实现往复扭转。第二组驱动线圈的工作方式与第一组类似,当给第二组驱动线圈通入另一路输入信号时,驱动线圈磁极变化的频率与输入信号的频率一致,频率匹配时可以激发振镜绕y轴微小扭转(辅助运动)的工作模态。可以通过调节输入电信号的幅值调节线圈磁感应强度的大小,分别调节两路输入信号的幅值,可以调节两组线圈磁感应强度的大小,从而控制绕x轴的扭转运动与绕y轴微小扭转的运动范围,使其实现良好的运动耦合,从而达到良好的工作状态。
应当理解的是,本专利的具体实施方式不限于上述的举例,本专利的保护核心是通过振镜的两种运动方式来达到抑制散斑的目的,对本领域内的技术人员来说,可以通过改变振镜结构或者改变上述实施例所述驱动方式来达到本专利所述的两种工作方式都应属于本专利所附权利要求范围。

Claims (10)

1.一种抑制激光散斑的方法,其特征在于:控制MEMS微振镜反射镜面绕x轴进行往复扭转的同时还控制MEMS微振镜反射镜面沿反射镜面法线方向即Z轴平动;定义:MEMS微振镜反射镜面位于初始位置时,反射镜面所在平面为xy平面,x轴为xy平面内与MEMS微振镜水平梁平行且过反射镜面中心的轴线,y轴为xy面内与x轴垂直且过反射镜面中心的轴线。
2.根据权利要求1所述的抑制激光散斑的方法,其特征在于:反射镜面沿反射镜面法线方向平动的范围其中pix为在光线接收屏幕上投影显示的像素在水平方向的宽度,θ为入射光束与反射镜面法线的夹角。
3.一种抑制激光散斑的方法,其特征在于:控制MEMS微振镜反射镜面绕x轴进行往复扭转的同时还控制MEMS微振镜反射镜面绕y轴扭转;
定义:MEMS微振镜反射镜面位于初始位置时,反射镜面所在平面为xy平面,x轴为xy平面内与MEMS微振镜水平梁平行且过反射镜面中心的轴线,y轴为xy面内与x轴垂直且过反射镜面中心的轴线。
4.根据权利要求3所述的抑制激光散斑的方法,其特征在于:反射镜面绕y轴扭转的角度其中θ1为线激光光源的半张开角,l为投影工作要求在光线接收屏幕x方向的显示宽度,h为激光光源在反射镜面中的像点位置到光线接收屏幕的垂直距离。
5.一种抑制激光散斑的MEMS微振镜,包括MEMS微振镜可动结构,所述MEMS微振镜可动结构包括反射镜面、水平梁及竖直梁;其特征在于:
还包括驱动机构;
定义:MEMS微振镜反射镜面位于初始位置时,反射镜面所在平面为xy平面,x轴为xy平面内与MEMS微振镜水平梁平行且过反射镜面中心的轴线,y轴为xy面内与x轴垂直且过反射镜面中心的轴线;
所述驱动机构驱动反射镜面绕x轴进行往复扭转的同时还驱动反射镜面沿反射镜面法线方向平动。
6.根据权利要求5所述的抑制激光散斑的MEMS微振镜,其特征在于:反射镜面沿反射镜面法线方向平动范围其中pix为在光线接收屏幕上投影显示的像素在水平方向的宽度,θ为入射光束与反射镜面法线的夹角。
7.根据权利要求6所述的抑制激光散斑的MEMS微振镜,其特征在于:所述驱动机构包括驱动线圈、永磁铁及信号输入电路;
所述驱动线圈包括第一驱动线圈、第二驱动线圈及第三驱动线圈;所述第一驱动线圈设置于反射镜面中心正下方,第一驱动线圈的中心轴与反射镜面法线平行;所述第二驱动线圈与第三驱动线圈设置于反射镜面下方且关于第一驱动线圈对称布置,第二驱动线圈与第三驱动线圈的中心轴与反射镜面法线平行,第二驱动线圈与第三驱动线圈相互串联且螺旋方向相反;
所述永磁铁设置于反射镜面背面;
所述信号输入电路包括第一信号输入电路与第二信号输入电路;第一路信号输入电路的信号输出至第一驱动线圈,第二路信号输入端电路的信号输出至第二驱动线圈或第三驱动线圈。
8.一种抑制激光散斑的MEMS微振镜,包括MEMS微振镜可动结构,所述MEMS微振镜可动结构包括反射镜面、水平梁及竖直梁,其特征在于:
还包括驱动机构;
定义:MEMS微振镜反射镜面位于初始位置时,反射镜面所在平面为xy平面,x轴为xy平面内与MEMS微振镜水平梁平行且过反射镜面中心的轴线,y轴为xy面内与x轴垂直且过反射镜面中心的轴线;
所述驱动机构驱动反射镜面绕x轴进行往复扭转的同时驱动反射镜面绕y轴扭转。
9.根据权利要求8所述的抑制激光散斑的MEMS微振镜,其特征在于:反射镜面绕y轴扭转的角度其中θ1为线激光光源的半张开角,l为投影工作要求在光线接收屏幕x方向的显示宽度,h为线激光光源在反射镜面中的像点位置到光线接收屏幕的垂直距离。
10.根据权利要求9所述的抑制激光散斑的MEMS微振镜,其特征在于:所述驱动机构包括驱动线圈、永磁铁及信号输入电路;
所述驱动线圈包括第四驱动线圈、第五驱动线圈、第六驱动线圈及第七驱动线圈;第四驱动线圈与第五驱动线圈相互串联且螺旋方向相反,第六驱动线圈及第七驱动线圈相互串联且螺旋方向相反;
第四驱动线圈、第五驱动线圈、第六驱动线圈及第七驱动线圈均位于反射镜面的下方且第四驱动线圈、第五驱动线圈、第六驱动线圈及第七驱动线圈中心轴与反射镜面的法线相互平行;
在同一平面内,第四驱动线圈与第五驱动线圈之间的连线垂直于第六驱动线圈与第七驱动线圈之间的连线,且两条连线的交点在反射镜面的法线上;
所述永磁铁设置于反射镜面背面;
所述信号输入电路包括第一信号输入电路与第二信号输入电路;第一路信号输入电路的信号输出至第四驱动线圈或第五驱动线圈;第二路信号输入电路的信号输出至第六驱动线圈或第七驱动线圈。
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