二维微光栅扫描镜偏转特性研究及应用

摘要

随着半导体激光器的引入和基于MOEMS的光学成像系统的产生，投影显示技术逐渐摆脱原来的CRT投影显示技术、LCD投影显示技术存在的寿命短、亮度不均匀性突出等问题，已发展出DLP，GLV等新型投影显示技术。为进一步简化MOEMS器件结构，本论文在分析测试新型二维MEMS电热式光栅扫描型器件工作特性的基础上就今后其投影显示应用方向开展了相应的研究。
　　本论文首先介绍了二维微光栅扫描器件的研究背景，包括微光栅扫描器件的结构原理及国内外研究现状等，分析了微光栅扫描器件现有几种驱动模式各自的优缺点，并在此基础上提出了基于电热式微光栅扫描器件的显示应用研究；接着通过实验测试和理论推导，对电热式微光栅扫描器件的特征参数进行研究，确定其部分关键性能指标：如最大偏转角±16.3°，谐振工作频率分布在200Hz，400Hz，780Hz等；然后在现有光栅扫描模式的基础上对其进行了一维和二维动态扫描特性研究，重点讨论由于微光栅扫描器件运动过程中的非线性变化，出现的“笑脸畸变”，比较其与桶形畸变、枕形畸变的差异，参考原有CRT图像畸变校正算法并结合LCoS光路结构设计提出了对应的解决方案；另外，详细阐述了基于FPGA的VerilogHDL设计过程和基于LabView虚拟仪器的系统反馈过程，充分利用LabView平台的自带函数库和PSD位置敏感探测器，完成微型投影仪样机的初步实现。它可以扫描出一系列简单的图案，例如通过查表法和函数生成法扫描如直线、圆形、五角星、内五环等图形，也可实现较平整的光栅扫描功能。论文最后基于激光投影显示应用的趋势，就二维微光栅扫描器件推广应用的可行性进行了分析和讨论。