CN113031256A - 一种集成透镜阵列的微镜、微镜制备方法及激光显示系统 - Google Patents

一种集成透镜阵列的微镜、微镜制备方法及激光显示系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种集成透镜阵列的微镜，所述微镜包括基材层、反射层和透镜层，所述反射层设于所述基材层上方的特定区域内，所述透镜层位于所述反射层的上方，且所述透镜层为通过纳米压印或纳米打印或光刻胶热熔工艺制成；所述透镜层为微透镜阵列或菲涅尔透镜阵列。本发明透镜阵列层由纳米压印技术或纳米打印技术制造，其单元透镜的口径与精度高，散斑抑制效果好，同时，通过设计合理的微纳结构以及改进加工方式，降低光能损失，有利于进行激光显示。

Description

一种集成透镜阵列的微镜、微镜制备方法及激光显示系统
技术领域
本发明涉及光学显示领域，特别涉及一种集成透镜阵列的微镜、微镜制备方法及激光显示系统。
背景技术
散斑是相干光源如激光光源，照射光学粗糙表面或通过不均匀媒质时出现的强度随机分布的颗粒状斑纹。相干光束，如激光，在光学粗糙表面发生漫反射，在空间内形成随机分布的具有相位差的光。漫反射产生的光与入射光频率相同，在空间相遇后发生干涉，导致光强在空间内随机分布，形成散斑。
在不同的应用和领域中，散斑具有不同的意义。在相干光的显示系统中，如激光显示系统，散斑会导致显示的图像信息部分缺少，降低显示的分辨率，因而散斑对相干光的显示系统是有害的。在激光投影显示系统中，衡量散斑的主要参数是散斑对比度，它定义为均匀照明屏幕上光强的标准方差与均值的比值。当散斑现象比较明显时，C值较大；反之，C将趋于零。要想让人眼感觉不到图像中散斑的存在，散斑对比度值应低于4％。根据相关研究，当散斑对比度被抑制到4％以下时，人类的视觉系统便无法在投影的图像中识别散斑。
从散斑的成因分析，形成散斑的根本原因是照射光束具有极好的相干性。因此，散斑抑制的根本方法在于降低照射光束的相干性。现有的众多散斑抑制技术大体可分为三类：通过驱动多激光器形成低相干激光光源或平均形成的散斑亮度、通过振动的投影屏幕在人类视觉上进行弥补、通过在光路中添加具有特定功能的光学元件从时间和/或空间上影响激光光束的光学性质。其中，由于激光器的发光特性，总输出光功率一定，驱动多激光器的功耗大于驱动单一激光器的功耗。同时，激光器增多，生产成本也随之增加。而通过使投影屏幕振动实现散斑抑制的技术在实际应用时存在过多制约。因此，进行散斑抑制时，通过在光路中添加具有特定功能的光学元件，在现阶段具有最广阔的应用前景。
在散斑抑制技术中，现有技术中主要使用的光学元件包括各类散射片、衍射光学元件，微透镜阵列以及表面粗糙化的MEMS微镜。
其中，散射片在静止状态下散斑抑制效果相当有限，需要通过驱动系统进行驱动，光束透过旋转和/或振动的散射片后形成具有时变性随机相位的子光束。子光束形成的散斑效果小且相互重合后使整体效果降低。然而，在激光显示系统中增加额外的驱动系统，既有可能对精密光学系统的可靠性造成不利影响，又有可能产生如噪声之类的负面效果，同时也不利于系统模组集成化、小型化，制约了系统模组的商业应用价值。
衍射光学元件在静止状态下即可对透过的光束进行分束，由于衍射光学元件具有微纳结构，分束后的子光束具有随机的相位，且子光束形成的散斑效果小且相互重合后使整体效果降低。但是，特定的衍射光学元件只能对特定波长的相干光光束进行分束，所以使用时存在一定的限制。
微透镜阵列是指一定数量微纳尺度的球面或自由曲面透镜的排列组合。微透镜阵列的周期尺寸一般为500nm-50μm。微透镜阵列也可以在静止状态下对光束进行分束，且相较于衍射光学元件具有更好的分束与匀束效果。通常，微透镜阵列通常需要两个阵列一起组合使用。因为单个微透镜阵列的匀束效果不如微透镜阵列组的匀束效果，所以匀束后光斑内亮度分布不均，散斑抑制效果不佳。使用多个微透镜阵列会增加模组尺寸。同时，使用微透镜阵列对时需两个微透镜阵列需要相互对应，对于尺寸和位置的精度要求很高。另外，由于制作工艺的原因，使用透镜阵列(不止是微透镜阵列)时不可避免的会出现散射现象，造成能量损耗，光斑亮度降低，对于激光显示较为不利。
表面粗糙化的MEMS微镜通过在一个或多个维度内振动，使反射光束获得具有时变性的相位。但是，现有的技术仍存在一定的不足，例如工艺复杂、成品稳定性差、成本高、产率低等。同时，根据若干文献，粗糙化形成的凸起高度或深度需为入射波长的1/4-2倍。故对粗糙化MEMS微镜的表面微/纳结构的精度要求较高，所以实际使用时存在一定的限制。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明公开了一种集成透镜阵列的微镜、微镜制备方法及激光显示系统。
本发明第一方面，提供一种集成透镜阵列的微镜，根据上述所述微镜制备方法制备的微镜，包括基材层、反射层和透镜层，所述反射层设于所述基材层上方的特定区域内，所述透镜层位于所述反射层的上方，且所述透镜层为通过在所述反射层表面进行纳米压印或纳米打印或光刻胶热熔工艺制成。
进一步的，所述透镜层为微透镜阵列或菲涅尔透镜阵列，所述透镜层包括多个单元透镜。
优选的，所述透镜层的厚度为所述单元透镜焦距的一半。
进一步的，所述单元透镜的的尺寸为300nm-400μm。
进一步的，所述基材层为晶圆，包括器件层、埋氧层和支撑层，所述器件层为表层，所述埋氧层为中间层；所述支撑层为底层。
进一步的，所述器件层为一层或多层单晶硅，所述埋氧层为一层或多层二氧化硅，所述支撑层的材料为单晶硅。
本发明第二方面，提供一种微镜制备方法，包括以下步骤：
步骤一，准备晶圆，在所述晶圆表面定义微镜的轮廓；
步骤二，在所述晶圆器件层表面特定区域蒸镀形成反射层；
步骤三，制备透镜层；
步骤四，除去器件层上多余的聚合物层；
步骤五，刻蚀器材层至埋氧层，形成电隔离槽和微镜的主要结构；
步骤六，在晶圆的支撑层制备背腔，所述背腔刻蚀至埋氧层，使得背腔范围内埋氧层暴露出来；
步骤七，腐蚀在背腔范围内暴露的埋氧层，以释放所述微镜的可动部分，完成微镜制作。
进一步的，所述步骤一中通过光刻和浅刻蚀定义微镜的轮廓。
进一步的，所述晶圆即为基材层，包括器件层、埋氧层和支撑层，所述器件层为表层，所述埋氧层为中间层；所述支撑层为底层。
进一步的，所述器件层的材料为单晶硅，所述埋氧层的材料为二氧化硅，所述支撑层的材料为单晶硅。
进一步的，所述步骤二中通过物理气相沉积真空蒸镀金属形成反射层，所述反射层为金属薄膜。
进一步的，所述反射层材质为铝或金。
进一步的，所述反射层的厚度为50nm-500nm。
作为一种实施方式，所述步骤三包含如下子步骤：
步骤三(A)，在器件层与反射层表面均匀涂覆聚合物层；
步骤三(B)，在真空环境下，加热所述聚合物层至所述聚合物层的温度高于其玻璃化转变温度，使用印章压印液态的聚合物层至一定深度，并保持一段时间，使液态聚合物填充印章图形空隙；
步骤三(C)，冷却至聚合物固化并脱模形成透镜层；
或者，
步骤三(A’)，真空环境下，往印章内注入液态的聚合物，用磨具将印章图形开口位置处的聚合物反复碾压涂匀，使液态聚合物均匀填充在印章图形的缝隙内，并利用磨具将多余的聚合物去除；
步骤三(B’)，将填满聚合物的印章放置于所述反射层上，且所述印章开口一侧朝向所述反射层；
步骤三(C’)，冷却至聚合物固化并脱模形成透镜层。
进一步的，所述聚合物为热塑性聚合物。
进一步的，所述热塑性聚合物的材料为聚丙乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯。
进一步的，所述步骤三(B)或步骤三(A’)中，真空环境的真空度小于等于1mbar。
进一步的，所述步骤三(B)中加热温度为250℃-320℃。
进一步的，所述步骤三(B)中压印的压力5bar-70bar。
进一步的，所述印章的尺寸不大于150mm，所述印章的材料为石英或镍。
作为一种实施方式，所述步骤三包含如下子步骤：
步骤三(A)，在器件层与反射层表面均匀涂覆聚合物层；
步骤三(B)，在真空环境下，使用印章压印液态的聚合物层至一定深度，保持一段时间，使液态聚合物填充印章图形空隙，并利用紫外光透过印章照射；
步骤三(C)，固化印章内填充的聚合物层并脱模形成透镜层；
进一步的，所述聚合物层为紫外光固化材料。
进一步的，所述步骤三中真空环境的真空度小于等于1mbar。
进一步的，所述步骤三中压印的压力5bar-70bar。
进一步的，所述印章的材料为石英玻璃。
作为一种实施方式，所述步骤三包含如下子步骤：
步骤三(A)，在器件层与反射层表面均匀涂覆聚合物层；
步骤三(B)，利用双光子聚合技术，在基材层的器件层表面逐层扫描形成带有设计的图案的透镜层；
进一步的，所述聚合物层为负型光刻胶。
进一步的，所述步骤三中在压电技术与检流计技术控制下，利用双光子聚合技术进行逐层扫描。
作为一种实施方式，所述步骤三包含如下子步骤：
步骤三(A)，在器件层与反射层表面均匀涂覆聚合物层；
步骤三(B)，通过光刻和显影将聚合物层刻蚀成若干细小圆柱状聚合物层；
步骤三(C)，加温烘烤将若干细小圆柱状聚合物层在张力作用下热熔成透镜状，并冷却形成具有微透镜阵列的透镜层；
进一步的，所述聚合物层为光刻胶。可根据实际需求，选用负性光刻胶作为形成聚合物层的材料。
本发明第三方面，提供一种激光显示系统，包括顺序设置的激光光源、准直单元、合束器、散斑抑制装置和第一微镜装置，
所述激光光源接收驱动信号发出至少一种颜色的激光光束；
所述准直单元将所述激光光束分别准直成符合扫描光束尺寸要求的准直激光光束；
所述合束器将准直激光光束形成合束光；
所述散斑抑制装置用于对所述合束光进行扩束、分束、匀束和收束，产生有若干子光束构成的出射光束；
所述第一微镜装置用于将所述出射光束反射成扫描光束，并投射至投影面扫描显示；
所述散斑抑制装置至少包括第二微镜装置和聚光透镜，所述第二微镜装置包括第二微镜和第二微镜驱动装置，所述第二微镜采用前述微镜，所述第二微镜驱动装置驱动所述第二微镜在至少一个维度内作周期性平动或偏转运动，周期性地改变扩束光束地入射角度和位置，形成由若干子光束构成的反射光束；所述聚光透镜将反射光束收束准直形成所述出射光束。
进一步的，所述第一微镜装置包括第一微镜和第一微镜驱动装置，所述第一微镜驱动装置驱动所述第一微镜在至少一个维度内作周期性平动或偏转运动。
作为一种实施方式，所述散斑抑制装置还包括扩束器。
本发明第四方面，提供一种激光显示系统，包括顺序设置的激光光源、准直单元、合束器和散斑抑制装置，
所述激光光源接收驱动信号发出至少一种颜色的激光光束；
所述准直单元将所述激光光束分别准直成符合扫描光束尺寸要求的准直激光光束；
所述合束器将准直激光光束形成合束光；
所述散斑抑制装置用于对所述合束光进行扩束、分束、匀束和收束，产生有若干子光束构成的扫描光束并投射至投影面扫描显示；
所述散斑抑制装置至少包括微镜装置和聚光透镜，所述微镜装置包括前述微镜和微镜驱动装置，所述微镜驱动装置驱动所述微镜在至少一个维度内作周期性平动或偏转运动，周期性地改变扩束光束地入射角度和位置，形成由若干子光束构成的反射光束；所述聚光透镜将反射光束收束准直形成所述扫描光束。
作为一种实施方式，所述散斑抑制装置还包括扩束器。
采用上述技术方案，本发明所述的具有如下有益效果：
1)本发明透镜阵列层由纳米压印技术或纳米打印技术制造，其单元透镜的口径与精度等优于现有的基于其他工艺技术制造的透镜阵列优秀，散斑抑制效果更明显，同时，通过设计合理的微纳结构以及改进加工方式，可以有效减免使用传统微透镜阵列时因散射而造成的光能损失，更加利于进行激光显示；
2)本发明利用纳米压印技术制造透镜阵列层，可以制造出传统光刻技术无法制造的微纳结构，且无需多次光刻，工艺流程简单，可进行大批量重复生产，且利用纳米打印技术制造透镜阵列层，甚至无需制作印章、掩模，工艺流程极其简单；
3)本发明透镜阵列直接集成在MEMS微镜振镜上，使透镜阵列能跟随振镜在至少一个维度内作周期性平动或旋转，产生具有时变性的由子光束构成的出射光束，使散斑抑制效果优于现有基于同类透镜阵列在静置状态下进行散斑抑制的装置或系统，更加利于进行激光显示；
4)本发明透镜阵列直接集成在MEMS微镜振镜上，透镜阵列与微镜振镜一同由MEMS系统驱动，工作时功耗低且基本无噪声，同时避免了使用其他驱动方式时可能导致的振动等因素对模组中其他构件造成的损坏，从而提升了设备以及模组的可靠性；
5)本发明透镜阵列直接集成在MEMS微镜振镜上，集成度远超目前所有的利用微透镜阵列进行散斑抑制的装置或系统，本发明应用于某些激光显示系统，如HUD系统时，该MEMS微镜装置可以直接替代原激光显示系统中的MEMS微镜装置，即系统中只需一个本发明所述的微镜装置，可同时实现散斑抑制与扫描显示功能，不引入额外部件的情况下，实现散斑抑制功能的同时，既不会增加系统集成的复杂度，也不会增加系统的功耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1所述微镜结构示意图；
图2为本发明实施例2所述微镜结构示意图；
图3(a)-(h)为本发明实施例3所述微镜制备方法流程图；
图4(a)-(c)为本发明实施例4所述微镜制备方法流程图；
图5(a)-(c)为本发明实施例5所述微镜制备方法流程图；
图6(a)-(d)为本发明实施例6所述微镜制备方法流程图；
图7(a)-(c)为本发明实施例7所述微镜制备方法流程图；
图8为本发明实施例8激光显示系统示意图；
图9为本发明实施例9激光显示系统示意图。
以下对附图作补充说明：
101-基材层；101a-器件层；101b-埋氧层；101c-支撑层；102-反射层；103-透镜层；
201-基材层；201a-器件层；201b-埋氧层；201c-支撑层；202-反射层；203-透镜层；
301-基材层；301a-器件层；301b-埋氧层；301c-支撑层；302-反射层；303-聚合物层；304-印章；305-透镜层；
401-基材层；401a-器件层；401b-埋氧层；401c-支撑层；402-反射层；403-聚合物；404-印章；405-透镜层；406-磨具；
501-基材层；501a-器件层；501b-埋氧层；501c-支撑层；502-反射层；503-聚合物层；504-印章；505-紫外光；506-透镜层；
601-基材层；601a-器件层；601b-埋氧层；601c-支撑层；602-反射层；603-聚合物层；604-透镜层；
701-基材层；701a-器件层；701b-埋氧层；701c-支撑层；702-反射层；703-聚合物层；704-细小圆柱状聚合物层；705-透镜；
81-激光光源；82-准直单元；83-合束器；84-散斑抑制装置；841-扩束器；841a-第一透镜；841b-第二透镜；842-第二微镜装置；842a-第二微镜；842b-第二微镜驱动装置；85-第一微镜装置；851-第一微镜；852-第一微镜驱动装置；
91-激光光源；92-准直单元；93-合束器；94-散斑抑制装置；941-扩束器；941a-第一透镜；941b-第二透镜；942-微镜装置；942a-微镜；942b-微镜驱动装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
实施例1：
一种集成透镜阵列的微镜，如图1所示，包括基材层101、反射层102和透镜层103，
所述反射层102设于所述基材层101上方的特定区域内，所述透镜层103位于所述反射层102的上方，且所述透镜层103为通过在所述反射层102表面进行纳米压印或纳米打印或光刻胶热熔工艺制成。
所述基材层101为晶圆，包括器件层101a、埋氧层101b和支撑层101c，所述器件层101a为表层，所述埋氧层101b为中间层；所述支撑层101c为底层。
所述器件层101a为一层或多层单晶硅，所述埋氧层101b为一层或多层二氧化硅，所述支撑层101c的材料为单晶硅。
所述单晶硅器件层101a厚度在10μm-100μm之间。
所述透镜层103为微透镜阵列或菲涅尔透镜阵列，所述透镜层103包括多个单元透镜，且所述单元透镜的的尺寸为300nm-400μm。
所述透镜层103的厚度由构成透镜层103的单元透镜的焦距f决定，所述透镜层103的厚度为所述单元透镜焦距的一半，即f/2。
所述透镜层103的材料为聚合物。
进行纳米压印加工时，对于不同的纳米压印加工工艺，可以通过不同的手段控制加工后透镜层103的厚度。例如，对于部分热纳米压印工艺，可以通过控制压印前的聚合物厚度和压印时压印的深度来控制压印后所得透镜层103的厚度；对于另外一部分热纳米压印工艺，可以通过控制压印用的印章或掩模的图案，直接控制压印后所得透镜层103的厚度。
所述反射层102为通过在所述微纳结构层上蒸镀金属形成金属薄膜。
所述反射层102材质为铝或金。
所述反射层102的厚度为50nm-500nm。
实施例2：
一种集成透镜阵列的微镜，如图2所述，包括基材层201、反射层202和透镜层203，
所述反射层202设于所述基材层201上方的特定区域内，所述透镜层203位于所述反射层202的上方，且所述透镜层203为通过在所述反射层202表面进行纳米压印或纳米打印或光刻胶热熔工艺制成。
所述基材层201为晶圆，包括器件层201a、埋氧层201b和支撑层201c，所述器件层201a为表层，所述埋氧层201b为中间层；所述支撑层201c为底层。
所述器件层201a为一层或多层单晶硅，所述埋氧层201b为一层或多层二氧化硅，所述支撑层201c的材料为单晶硅。
所述单晶硅器件层201a厚度在10μm-100μm之间。
所述透镜层203为菲涅尔透镜阵列，所述透镜层203包括多个单元透镜，且所述单元透镜的的尺寸为300nm-400μm。
所述透镜层203的厚度由构成透镜层203的单元透镜的焦距f决定，所述透镜层203的厚度为所述单元透镜焦距的一半，即f/2。
所述透镜层203的材料为聚合物。
进行纳米压印加工时，对于不同的纳米压印加工工艺，可以通过不同的手段控制加工后透镜层203的厚度。例如，对于部分热纳米压印工艺，可以通过控制压印前的聚合物厚度和压印时压印的深度来控制压印后所得透镜层203的厚度；对于另外一部分热纳米压印工艺，可以通过控制压印用的印章或掩模的图案，直接控制压印后所得透镜层203的厚度。
所述反射层202为通过在所述微纳结构层上蒸镀金属形成金属薄膜。
所述反射层202材质为铝或金。
所述反射层202的厚度为50nm-500nm。
实施例3：(第一种热纳米压印工艺)
一种微镜制备方法，如图3(a)-(h)所示，包括以下步骤：
步骤一，准备晶圆，在所述晶圆表面定义微镜的轮廓；
步骤二，在所述晶圆器件层301a表面特定区域蒸镀形成反射层302；
步骤三，在器件层301a与反射层302表面均匀涂覆聚合物层303；
步骤四，在真空环境下，加热所述聚合物层303至所述聚合物层303的温度高于其玻璃化转变温度，使用印章304压印液态的聚合物层303至一定深度，并保持一段时间，使液态聚合物填充印章304图形空隙；
步骤五，冷却至聚合物固化并脱模形成透镜层305；
步骤六，除去器件层301a上多余的聚合物层303；
步骤七，刻蚀器材层至埋氧层301b，形成电隔离槽和微镜的主要结构；
步骤八，在晶圆的支撑层301c制备背腔，所述背腔刻蚀至埋氧层301b，使得背腔范围内埋氧层301b暴露出来；
步骤九，腐蚀在背腔范围内暴露的埋氧层301b，以释放所述微镜的可动部分，完成微镜制作。
所述步骤一中通过光刻和浅刻蚀定义微镜的轮廓。
所述晶圆即为基材层301，包括器件层301a、埋氧层301b和支撑层301c，所述器件层301a为表层，所述埋氧层301b为中间层；所述支撑层301c为底层。
所述器件层301a的材料为单晶硅，所述埋氧层301b的材料为二氧化硅，所述支撑层301c的材料为单晶硅。
所述步骤二中通过物理气相沉积(PVD)真空蒸镀金属形成反射层302，所述反射层302为金属薄膜。
所述反射层302材质为铝或金。
所述反射层302的厚度为50nm-500nm。
所述步骤三中所述聚合物层303为热塑性聚合物。
所述热塑性聚合物的玻璃化转变温度(glass transition temperature)比蒸镀金属时圆片的温度高约100゜C。
所述热塑性聚合物的材料为聚丙乙烯(Polystyrene,简称PS)或聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate,简称PMMA)。
所述步骤四中真空环境的真空度小于等于1mbar。
所述步骤四中加热温度为250℃-320℃。
所述步骤四中压印的压力5bar-70bar。
所述印章304的尺寸不大于150mm，所述印章304的材料为石英(Silicon)或镍(Nickel)。
所述印章304的图案特征尺寸为20nm-300nm，选用电子束光刻(EBL)制作印章304；所述印章304的图案特征尺寸在300nm-2μm，选用深紫外光刻(DUV)制作印章304；所述印章304的图案特征尺寸在2μm以上，选用常规光刻(UVL)制作印章304。
所述印章304的图案为口径为300nm-400μm的以六边形紧密排布或其他排布方式排布的微透镜阵列。
所述步骤五中降低温度是使得所述热塑性聚合物的温度低于其玻璃化转变温度。
所述步骤六中通过光刻和刻蚀除去多余的聚合物层303，
所述步骤七中通过光刻和深刻蚀刻蚀器材层至埋氧层301b形成电隔离槽和微镜的主要结构，如梳齿结构等。
所述步骤八中，通过光刻和刻蚀在定义范围内制备背腔。
所述步骤九中，通过氢氟酸刻蚀在背腔范围内暴露的埋氧层301b。
实施例4：(第二种热纳米压印工艺)
如图4(a)-(c)所示，一种微镜制备方法，包括以下步骤：
步骤一，准备晶圆，在所述晶圆表面定义微镜的轮廓；
步骤二，在所述晶圆器件层401a表面特定区域蒸镀形成反射层402；
步骤三，真空环境下，往印章404内注入液态的聚合物403，用磨具406将印章404图形开口位置处的聚合物403反复碾压涂匀，使液态聚合物403均匀填充在印章404图形的缝隙内，并利用磨具406将多余的聚合物403去除；
步骤四，将填满聚合物403的印章404放置于所述反射层402上，且所述印章404开口一侧朝向所述反射层402；
步骤五，冷却至聚合物403固化并脱模形成透镜层405；
步骤六，除去器件层401a上多余的聚合物403层；
步骤七，刻蚀器材层至埋氧层401b，形成电隔离槽和微镜的主要结构；
步骤八，在晶圆的支撑层401c制备背腔，所述背腔刻蚀至埋氧层401b，使得背腔范围内埋氧层401b暴露出来；
步骤九，腐蚀在背腔范围内暴露的埋氧层401b，以释放所述微镜的可动部分，完成微镜制作。
所述步骤一中通过光刻和浅刻蚀定义微镜的轮廓。
所述晶圆即为基材层401，包括器件层401a、埋氧层401b和支撑层401c，所述器件层401a为表层，所述埋氧层401b为中间层；所述支撑层401c为底层。
所述器件层401a的材料为单晶硅，所述埋氧层401b的材料为二氧化硅，所述支撑层401c的材料为单晶硅。
所述步骤二中通过物理气相沉积(PVD)真空蒸镀金属形成反射层402，所述反射层402为金属薄膜。
所述反射层402材质为铝或金。
所述反射层402的厚度为50nm-500nm。
所述步骤三中液态的聚合物403为聚合物403加热至其对应的玻璃转化温度以上的温度形成。
所述步骤三中所述聚合物403为热塑性聚合物403。
所述热塑性聚合物403的玻璃化转变温度(glass transition temperature)比蒸镀金属时圆片的温度高约100゜C。
所述热塑性聚合物403的材料为聚丙乙烯(Polystyrene,简称PS)或聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate,简称PMMA)。
所述步骤四中真空环境的真空度小于等于1mbar。
所述步骤四中加热温度为250℃-320℃。
所述步骤四中压印的压力5bar-70bar。
所述印章404的尺寸不大于150mm，所述印章404的材料为石英(Silicon)或镍(Nickel)。
所述印章404的图案特征尺寸为20nm-300nm，选用电子束光刻(EBL)制作印章404；所述印章404的图案特征尺寸在300nm-2μm，选用深紫外光刻(DUV)制作印章404；所述印章404的图案特征尺寸在2μm以上，选用常规光刻(UVL)制作印章404。
所述印章404的图案为口径为300nm-400μm的以六边形紧密排布或其他排布方式排布的微透镜阵列。
所述步骤五中降低温度是使得所述热塑性聚合物403的温度低于其玻璃化转变温度。
所述步骤六中通过光刻和刻蚀除去多余的聚合物403层，
所述步骤七中通过光刻和深刻蚀刻蚀器材层至埋氧层401b形成电隔离槽和微镜的主要结构，如梳齿结构等。
所述步骤八中，通过光刻和刻蚀在定义范围内制备背腔。
所述步骤九中，通过氢氟酸刻蚀在背腔范围内暴露的埋氧层401b。
实施例5：(紫外纳米压印)
如图5(a)-(c)所示，一种微镜制备方法，包括以下步骤：
步骤一，准备晶圆，在所述晶圆表面定义微镜的轮廓；
步骤二，在所述晶圆器件层501a表面特定区域蒸镀形成反射层502；
步骤三，在器件层501a与反射层502表面均匀涂覆聚合物层503；
步骤四，在真空环境下，使用印章504压印液态的聚合物层503至一定深度，保持一段时间，使液态聚合物填充印章504图形空隙，并利用紫外光505透过印章504照射；
步骤五，固化印章504内填充的聚合物层503并脱模形成透镜层506；
步骤六，除去器件层501a上多余的聚合物层503；
步骤七，刻蚀器材层至埋氧层501b，形成电隔离槽和微镜的主要结构；
步骤八，在晶圆的支撑层501c制备背腔，所述背腔刻蚀至埋氧层501b，使得背腔范围内埋氧层501b暴露出来；
步骤九，腐蚀在背腔范围内暴露的埋氧层501b，以释放所述微镜的可动部分，完成微镜制作。
在所述步骤一中通过光刻和浅刻蚀定义微镜的轮廓。
所述晶圆即为基材层501，包括器件层501a、埋氧层501b和支撑层501c，所述器件层501a为表层，所述埋氧层501b为中间层；所述支撑层501c为底层。
所述器件层501a的材料为单晶硅，所述埋氧层501b的材料为二氧化硅，所述支撑层501c的材料为单晶硅。
所述步骤二中，通过物理气相沉积(PVD)真空蒸镀金属形成反射层502，所述反射层502为金属薄膜。
所述反射层502材质为铝或金。
所述反射层502的厚度为50nm-500nm。
所述聚合物层503为紫外光505固化材料。
所述紫外光505固化材料的玻璃化转变温度(glass transition temperature)比蒸镀金属时圆片的温度高约100゜C。
所述步骤四中真空环境的真空度小于等于1mbar。
所述步骤四中压印的压力5bar-70bar。
所述印章504的材料为石英玻璃(Fused Silica)。
所述印章504的图案特征尺寸为20nm-300nm，选用电子束光刻(EBL)制作印章504；所述印章504的图案特征尺寸在300nm-2μm，选用深紫外光505刻(DUV)制作印章504；所述印章504的图案特征尺寸在2μm以上，选用常规光刻(UVL)制作印章504。
所述印章504的图案为口径为300nm-400μm的以六边形紧密排布或其他排布方式排布的微透镜阵列。
所述步骤六中通过光刻和刻蚀除去多余的聚合物层503。
所述步骤七中通过光刻和深刻蚀刻蚀器材层至埋氧层501b形成电隔离槽和微镜的主要结构，如梳齿结构等。
所述步骤八中，通过光刻和刻蚀在定义范围内制备背腔。
所述步骤九中，通过氢氟酸刻蚀在背腔范围内暴露的埋氧层501b。
实施例6：(纳米打印工艺)
如图6(a)-(d)所示，一种微镜制备方法，包括以下步骤：
步骤一，准备晶圆，在所述晶圆表面定义微镜的轮廓；
步骤二，在所述晶圆器件层601a表面特定区域蒸镀形成反射层602；
步骤三，在器件层601a与反射层602表面均匀涂覆聚合物层603；
步骤四，利用双光子聚合技术，在基材层601的器件层601a表面逐层扫描形成带有设计的图案的透镜层604；
步骤五，透镜层604的图案经由双光子聚合技术完全形成后，去除多余的聚合物层603；
步骤六，刻蚀器材层至埋氧层601b，形成电隔离槽和微镜的主要结构；
步骤七，在晶圆的支撑层601c制备背腔，所述背腔刻蚀至埋氧层601b，使得背腔范围内埋氧层601b暴露出来；
步骤八，腐蚀在背腔范围内暴露的埋氧层601b，以释放所述微镜的可动部分，完成微镜制作。
在所述步骤一中通过光刻和浅刻蚀定义微镜的轮廓。
所述晶圆即为基材层601，包括器件层601a、埋氧层601b和支撑层601c，所述器件层601a为表层，所述埋氧层601b为中间层；所述支撑层601c为底层。
所述器件层601a的材料为单晶硅，所述埋氧层601b的材料为二氧化硅，所述支撑层601c的材料为单晶硅。
所述步骤二中，通过物理气相沉积(PVD)真空蒸镀金属形成反射层602，所述反射层602为金属薄膜。
所述反射层602材质为铝或金。
所述反射层602的厚度为50nm-500nm。
所述聚合物层603为负型光刻胶。
所述负型光刻胶的玻璃化转变温度(glass transition temperature)比蒸镀金属时圆片的温度高约100゜C。
根据所需加工的图案复杂度，对于较复杂的图案，如菲涅尔透镜阵列，选用溶胶凝胶态(Sol-gel)的光刻胶；其他的图案如口径略大的微透镜阵列，选用液态的光刻胶。
所述步骤四中在压电技术(piezo technology)与检流计技术(galvotechnology)控制下，利用双光子聚合技术进行逐层扫描。
所述步骤五中直接去除剩下的负型光刻胶。
所述步骤六中，通过光刻和深刻蚀刻蚀器材层至埋氧层601b形成电隔离槽和微镜的主要结构，如梳齿结构等。
所述步骤七中，通过光刻和刻蚀在定义范围内制备背腔。
所述步骤八中，通过氢氟酸刻蚀在背腔范围内暴露的埋氧层601b。
实施例7：(光刻胶热熔工艺)
如图7(a)-(c)所示，一种微镜制备方法，包括以下步骤：
步骤一，准备晶圆，在所述晶圆表面定义微镜的轮廓；
步骤二，在所述晶圆器件层701a表面特定区域蒸镀形成反射层702；
步骤三，在器件层701a与反射层702表面均匀涂覆聚合物层703；
步骤四，通过光刻和显影将聚合物层703刻蚀成若干细小圆柱状聚合物层704；
步骤五，加温烘烤将若干细小圆柱状聚合物层704在张力作用下热熔成透镜状，并冷却形成具有微透镜阵列的透镜层705；
步骤六，除去器件层701a上多余的聚合物层703；
步骤七，刻蚀器材层至埋氧层701b，形成电隔离槽和微镜的主要结构；
步骤八，在晶圆的支撑层701c制备背腔，所述背腔刻蚀至埋氧层701b，使得背腔范围内埋氧层701b暴露出来；
步骤九，腐蚀在背腔范围内暴露的埋氧层701b，以释放所述微镜的可动部分，完成微镜制作。
在所述步骤一中通过光刻和浅刻蚀定义微镜的轮廓。
所述晶圆即为基材层701，包括器件层701a、埋氧层701b和支撑层701c，所述器件层701a为表层，所述埋氧层701b为中间层；所述支撑层701c为底层。
所述器件层701a的材料为单晶硅，所述埋氧层701b的材料为二氧化硅，所述支撑层701c的材料为单晶硅。
所述聚合物层703为光刻胶。可根据实际需求，选用负性光刻胶作为形成聚合物层703的材料。
所述步骤二中，通过物理气相沉积(PVD)真空蒸镀金属形成反射层702，所述反射层702为金属薄膜。
所述反射层702材质为铝或金。
所述反射层702的厚度为50nm-500nm。
在所述步骤六中，通过光刻和刻蚀除去多余的聚合物层703。
所述步骤七中，通过光刻和深刻蚀刻蚀器材层至埋氧层701b形成电隔离槽和微镜的主要结构，如梳齿结构等。
所述步骤八中，通过光刻和刻蚀在定义范围内制备背腔。
所述步骤九中，通过氢氟酸刻蚀在背腔范围内暴露的埋氧层701b。
实施例8：
一种激光显示系统，如图8所示，包括顺序设置的激光光源81、合束器83、散斑抑制装置84和第一微镜装置85，
所述激光光源81接收驱动信号发出三色的激光光束；
所述准直单元82将所述激光光束分别准直成符合扫描光束尺寸要求的准直激光光束；
所述合束器83将准直激光光束形成合束光；
所述散斑抑制装置84用于对所述合束光进行扩束、分束、匀束和收束，产生有若干子光束构成的出射光束；
所述第一微镜装置85用于将所述出射光束反射成扫描光束，并投射至投影面扫描显示；
所述散斑抑制装置84包括第二微镜842a装置842和聚光透镜(图中未示出)，所述第二微镜842a装置842包括第二微镜842a和第二微镜驱动装置842b，所述第二微镜驱动装置842b驱动所述第二微镜842a在至少一个维度内作周期性平动或偏转运动，周期性地改变扩束光束地入射角度和位置，形成由若干子光束构成的反射光束，且所述子光束的相位等光学性质具有时变性；所述聚光透镜将反射光束收束准直形成所述出射光束。
所述第一微镜装置85包括第一微镜851和第一微镜驱动装置852，所述第一微镜驱动装置852驱动所述第一微镜851在至少一个维度内作周期性平动或偏转运动。
所述第二微镜842a为实施例1微镜结构，所述第二微镜842a的透镜层为微透镜阵列。
在所述第二微镜842a的振镜结构与振镜表面轮廓一定的情况下，扩束光束照射在振镜面积越大，使散斑抑制效果越好。
所述散斑抑制装置84还包括扩束器841，所述扩束器841为透镜组，包括第一透镜841a和第二透镜841b。所述透镜组可以被省略。
所述第一微镜851在所述第一微镜驱动装置852的驱动下在垂直方向上作周期性面外平动。
所述第二微镜842a还可以为实施例2微镜结构，所述第二微镜842a的透镜层为菲涅尔透镜阵列。
此外，所述第一微镜851在所述第一微镜驱动装置852的驱动下还可以在水平方向上做周期性面内平动，或同时在水平和垂直两个方向上周期性地平动或偏转。
实施例9：
一种激光显示系统，如图9所示，包括顺序设置的激光光源91、准直单元92、合束器93和散斑抑制装置94，
所述激光光源91接收驱动信号发出三色的激光光束；
所述准直单元92将所述激光光束分别准直成符合扫描光束尺寸要求的准直激光光束；
所述合束器93将准直激光光束形成合束光；
所述散斑抑制装置94用于对所述合束光进行扩束、分束、匀束和收束，产生有若干子光束构成的扫描光束并投射至投影面扫描显示；
所述散斑抑制装置94至少包括微镜装置942和聚光透镜(图中未示出)，所述微镜装置942包括前述微镜942a和微镜驱动装置942b，所述微镜驱动装置942b驱动所述微镜942a在至少一个维度内作周期性平动或偏转运动，周期性地改变扩束光束地入射角度和位置，形成由若干子光束构成的反射光束；所述聚光透镜将反射光束收束准直形成所述扫描光束。
所述散斑抑制装置94还包括扩束器941。所述扩束器941为透镜组，包括第一透镜941a和第二透镜941b。所述透镜组可以被省略。
所述微镜942a为实施例1微镜结构，所述微镜的透镜层为菲涅尔透镜阵列。
所述微镜942a还可以为实施例2微镜结构，所述微镜的透镜层为微透镜阵列。
在所述微镜942a的振镜结构与振镜表面轮廓一定的情况下，扩束光束照射在振镜面积越大，使散斑抑制效果越好。
具体的，该激光显示系统能够应用于HUD系统。
本发明微镜装置能够应用在扫描式激光显示系统当中，并对相干光(激光)成像时出现的散斑进行抑制。通过纳米压印技术，使本发明所述微镜装置的镜面具有由特殊图案构成的微纳结构。相较于传统的粗糙化方法，如光刻等，通过本发明所述的基于纳米压印技术与纳米打印技术，可以得到尺寸更小、精度更高的由特殊图案构成的微纳结构。同时，通过本发明所述的制造方法，可以根据实际需求，简便地对所述微纳结构的图案和分布进行设计，甚至
射到镜面后，形成由可以实现传统方法所无法实现或较难实现的微纳结构，如菲涅尔透镜阵列等。
本发明微镜装置独立于扫描式激光显示系统中原有的用于扫描成像的MEMS微镜装置。由激光器产生的准直后的激光光束入射到本发明所述的MEMS微镜装置，由于该微镜装置的镜面具有由特殊图案构成的微纳结构，激光光束入若干子光束构成的反射光束，并被反射至用于扫描成像的MEMS微镜装置成为扫描光束。构成扫描光束的子光束在投影面成像时各自形成能量较小的散斑图样，能量较小的散斑图样效果相互重叠，使散斑整体效果均匀化，亮度弱化，从而对成像时出现的散斑进行抑制。
本发明微镜装置可在MEMS系统驱动下，在至少一个维度内运动，使入射的激光光束的入射角度/位置发生周期性变化，从而导致由本发明所述的MEMS微镜装置形成的反射光束也具有时变性，从而进一步实现散斑抑制。该MEMS微镜装置可通过结合传统MEMS微镜制造工艺与纳米压印技术与纳米打印技术，进行低成本、高产率的制造。
根据实际应用及需求，如HUD系统，该MEMS微镜装置可以直接替代原激光显示系统中的MEMS微镜装置，即系统中只需一个本文所述的MEMS微镜装置，可同时实现散斑抑制与扫描显示功能。
另外，对于部分简单的微纳结构，如口径较大的微透镜阵列，可以通过光刻胶的热熔工艺等进行直接加工。
采用上述技术方案，本发明所述的具有如下有益效果：
本发明透镜阵列层由纳米压印技术或纳米打印技术制造，其单元透镜的口径与精度等优于现有的基于其他工艺技术制造的透镜阵列优秀，散斑抑制效果更明显，同时，通过设计合理的微纳结构以及改进加工方式，可以有效减免使用传统微透镜阵列时因散射而造成的光能损失，更加利于进行激光显示。
本发明利用纳米压印技术制造透镜阵列层，可以制造出传统光刻技术无法制造的微纳结构，且无需多次光刻，工艺流程简单，可进行大批量重复生产，且利用纳米打印技术制造透镜阵列层，甚至无需制作印章、掩模，工艺流程极其简单。
本发明透镜阵列直接集成在MEMS微镜振镜上，使透镜阵列能跟随振镜在一个或两个维度内平动或旋转，使散斑抑制效果优于现有基于同类透镜阵列在静置状态下进行散斑抑制的装置或系统，更加利于进行激光显示。
本发明透镜阵列直接集成在MEMS微镜振镜上，透镜阵列与微镜振镜一同由MEMS系统驱动，工作时功耗低且基本无噪声，同时避免了使用其他驱动方式时可能导致的振动等因素对模组中其他构件造成的损坏，从而提升了设备以及模组的可靠性。
本发明透镜阵列直接集成在MEMS微镜振镜上，集成度远超目前所有的利用微透镜阵列进行散斑抑制的装置或系统，本发明应用于HUD系统时，该MEMS微镜装置可以直接替代原激光显示系统中的MEMS微镜装置，即系统中只需一个本发明所述的微镜装置，可同时实现散斑抑制与扫描显示功能，不引入额外部件的情况下，实现散斑抑制功能的同时，既不会增加系统集成的复杂度，也不会增加系统的功耗。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种集成透镜阵列的微镜，其特征在于，所述微镜包括基材层、反射层和透镜层，所述反射层设于所述基材层上方的特定区域内，所述透镜层位于所述反射层的上方，且所述透镜层为通过纳米压印或纳米打印或光刻胶热熔工艺制成；
所述透镜层为微透镜阵列或菲涅尔透镜阵列。
2.根据权利要求1所述的一种集成透镜阵列的微镜，其特征在于：所述透镜层包括多个单元透镜，所述透镜层的厚度为所述单元透镜焦距的一半；
所述基材层为晶圆，包括器件层、埋氧层和支撑层，所述器件层为表层，所述埋氧层为中间层，所述支撑层为底层。
3.一种制备如权利要求1所述微镜的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，准备晶圆，在所述晶圆表面定义微镜的轮廓；
步骤二，在所述晶圆器件层表面特定区域蒸镀形成反射层；
步骤三，制备透镜层；
步骤四，除去器件层上多余的聚合物层；
步骤五，刻蚀器材层至埋氧层，形成电隔离槽和微镜的主要结构；
步骤六，在晶圆的支撑层制备背腔，所述背腔刻蚀至埋氧层，使得背腔范围内埋氧层暴露出来；
步骤七，腐蚀在背腔范围内暴露的埋氧层，以释放所述微镜的可动部分，完成微镜制作。
4.根据权利要求3所述的微镜制备方法，其特征在于：所述步骤三包含如下子步骤：
步骤三(A)，在器件层与反射层表面均匀涂覆聚合物层；
步骤三(B)，在真空环境下，加热所述聚合物层至所述聚合物层的温度高于其玻璃化转变温度，使用印章压印液态的聚合物层至一定深度，并保持一段时间，使液态聚合物填充印章图形空隙；
步骤三(C)，冷却至聚合物固化并脱模形成透镜层；
或者，
步骤三(A’)，真空环境下，往印章内注入液态的聚合物，用磨具将印章图形开口位置处的聚合物反复碾压涂匀，使液态聚合物均匀填充在印章图形的缝隙内，并利用磨具将多余的聚合物去除；
步骤三(B’)，将填满聚合物的印章放置于所述反射层上，且所述印章开口一侧朝向所述反射层；
步骤三(C’)，冷却至聚合物固化并脱模形成透镜层。
5.根据权利要求4所述的微镜制备方法，其特征在于，所述聚合物层为热塑性聚合物，且所述热塑性聚合物的材料为聚丙乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯。
6.根据权利要求3所述的微镜制备方法，其特征在于：所述步骤三包含如下子步骤：
步骤三(A)，在器件层与反射层表面均匀涂覆聚合物层，所述聚合物层为紫外光固化材料；
步骤三(B)，在真空环境下，使用印章压印液态的聚合物层至一定深度，保持一段时间，使液态聚合物填充印章图形空隙，并利用紫外光透过印章照射；
步骤三(C)，固化印章内填充的聚合物层并脱模形成透镜层。
7.根据权利要求3所述的微镜制备方法，其特征在于：所述步骤三包含如下子步骤：
步骤三(A)，在器件层与反射层表面均匀涂覆聚合物层；
步骤三(B)，利用双光子聚合技术，在基材层的器件层表面逐层扫描形成带有设计的图案的透镜层。
8.根据权利要求3所述的微镜制备方法，其特征在于：所述步骤三包含如下子步骤：
步骤三(A)，在器件层与反射层表面均匀涂覆聚合物层；
步骤三(B)，通过光刻和显影将聚合物层刻蚀成若干细小圆柱状聚合物层；
步骤三(C)，加温烘烤将若干细小圆柱状聚合物层在张力作用下热熔成透镜状，并冷却形成具有微透镜阵列的透镜层。
9.一种激光显示系统，其特征在于，包括顺序设置的激光光源、准直单元、合束器、散斑抑制装置和第一微镜装置，
所述激光光源接收驱动信号发出至少一种颜色的激光光束；
所述准直单元将所述激光光束分别准直成符合扫描光束尺寸要求的准直激光光束；
所述合束器将准直激光光束形成合束光；所述散斑抑制装置用于对所述合束光进行扩束、分束、匀束和收束，产生有若干子光束构成的出射光束；
所述第一微镜装置用于将所述出射光束反射成扫描光束，并投射至投影面扫描显示；
所述散斑抑制装置至少包括第二微镜装置和聚光透镜，所述第二微镜装置包括第二微镜和第二微镜驱动装置，所述第二微镜采用权利要求1所述的微镜，所述第二微镜驱动装置驱动所述第二微镜在至少一个维度内作周期性平动或偏转运动，周期性地改变扩束光束地入射角度和位置，形成由若干子光束构成的反射光束；所述聚光透镜将反射光束收束准直形成所述出射光束。
10.一种激光显示系统，其特征在于，包括顺序设置的激光光源、准直单元、合束器和散斑抑制装置，
所述激光光源接收驱动信号发出至少一种颜色的激光光束；
所述准直单元将所述激光光束分别准直成符合扫描光束尺寸要求的准直激光光束；
所述合束器将准直激光光束形成合束光；所述散斑抑制装置用于对所述合束光进行扩束、分束、匀束和收束，产生有若干子光束构成的扫描光束并投射至投影面扫描显示；
所述散斑抑制装置至少包括微镜装置和聚光透镜，所述微镜装置包括权利要求1所述的微镜和微镜驱动装置，所述微镜驱动装置驱动所述微镜在至少一个维度内作周期性平动或偏转运动，周期性地改变扩束光束地入射角度和位置，形成由若干子光束构成的反射光束；所述聚光透镜将反射光束收束准直形成所述扫描光束。
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Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10206606A (ja) * 1997-01-24 1998-08-07 Oki Electric Ind Co Ltd レンティキュラー板及びその製造方法
CN1734290A (zh) * 2004-06-08 2006-02-15 索尼株式会社 光扩散膜及其制造方法以及屏幕
CN101477295A (zh) * 2008-01-04 2009-07-08 中强光电股份有限公司 投影装置
CN102243430A (zh) * 2010-05-15 2011-11-16 陈波 正向投影屏
EP2608161A1 (de) * 2011-12-21 2013-06-26 Giesecke & Devrient GmbH Verifikation von Wertdokumenten mit einem Fenster mit optisch wirksamen Mikrostrukturen
CN203365803U (zh) * 2013-05-31 2013-12-25 西安炬光科技有限公司 一种可输出匀化光斑的半导体激光器系统
CN104020596A (zh) * 2013-03-01 2014-09-03 黄瑜贞 一种多功能电子窗及其制造方法
WO2015072737A1 (ko) * 2013-11-12 2015-05-21 한양대학교 산학협력단 스펙클 억제부 및 그를 구비한 레이저 투영 영상 장치
CN106773102A (zh) * 2016-12-14 2017-05-31 西北工业大学 一种抑制激光散斑的mems振镜及其制作方法
CN107082406A (zh) * 2016-02-12 2017-08-22 意法半导体股份有限公司 特别是用于微型投影仪的、包括使用mems技术制造的微镜面的镜面组件
US20180210224A1 (en) * 2010-04-28 2018-07-26 Intel Corporation Optical mems scanning micro-mirror with anti-speckle cover
CN110865509A (zh) * 2018-08-27 2020-03-06 深圳光峰科技股份有限公司 投影屏幕及其制造方法
CN113031295A (zh) * 2019-12-09 2021-06-25 觉芯电子(无锡)有限公司 一种散斑抑制装置、光学设备及激光显示系统

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10206606A (ja) * 1997-01-24 1998-08-07 Oki Electric Ind Co Ltd レンティキュラー板及びその製造方法
CN1734290A (zh) * 2004-06-08 2006-02-15 索尼株式会社 光扩散膜及其制造方法以及屏幕
CN101477295A (zh) * 2008-01-04 2009-07-08 中强光电股份有限公司 投影装置
US20180210224A1 (en) * 2010-04-28 2018-07-26 Intel Corporation Optical mems scanning micro-mirror with anti-speckle cover
CN102243430A (zh) * 2010-05-15 2011-11-16 陈波 正向投影屏
EP2608161A1 (de) * 2011-12-21 2013-06-26 Giesecke & Devrient GmbH Verifikation von Wertdokumenten mit einem Fenster mit optisch wirksamen Mikrostrukturen
CN104020596A (zh) * 2013-03-01 2014-09-03 黄瑜贞 一种多功能电子窗及其制造方法
CN203365803U (zh) * 2013-05-31 2013-12-25 西安炬光科技有限公司 一种可输出匀化光斑的半导体激光器系统
WO2015072737A1 (ko) * 2013-11-12 2015-05-21 한양대학교 산학협력단 스펙클 억제부 및 그를 구비한 레이저 투영 영상 장치
CN107082406A (zh) * 2016-02-12 2017-08-22 意法半导体股份有限公司 特别是用于微型投影仪的、包括使用mems技术制造的微镜面的镜面组件
CN106773102A (zh) * 2016-12-14 2017-05-31 西北工业大学 一种抑制激光散斑的mems振镜及其制作方法
CN110865509A (zh) * 2018-08-27 2020-03-06 深圳光峰科技股份有限公司 投影屏幕及其制造方法
CN113031295A (zh) * 2019-12-09 2021-06-25 觉芯电子(无锡)有限公司 一种散斑抑制装置、光学设备及激光显示系统

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