基于MEMS微振镜技术的激光像源驱动电路的研究与实现

摘要

目前的微投影技术正在向光电集成芯片方向发展，其中最常见的包括MEMS光扫描微投影、LCD透射微投影、DLP和LCoS反射式微投影等。无论DLP还是LCOS，投影原理以像素阵列芯片为基础。画面的每一个像素点，都对应着芯片上一个阵列点。所以分辨率要求越高，所需的芯片尺寸要随之增大。在微型投影仪轻薄小以及嵌入式设计的要求下，芯片尺寸是两种技术都难以克服的技术瓶颈。而MEMS扫描镜片，可在互相垂直的两个方向上进行高速振动，而承载图像信息的调制激光射到镜面上，被镜片扫描投射成像，画面可达无穷远且不需对焦。
　　基于MEMS微振镜工作原理，提出了一种以半导体激光器为光源来开发的激光微投影系统，解决了传统投影系统存在的分辨率低和芯片尺寸大等问题。通过两块DE2-115开发板，把振镜和图像的数据输出，分别外接振镜驱动电路和激光器驱动电路来驱动振镜和调制红、绿、蓝三色激光器，然后可以输出灰度图、彩图或者视频图像。VGA格式的分辨率是800×600，刷新频率为60，这就要求振镜谐振频率为(600/2)×60=18000Hz，而目前振镜的谐振频率为13750Hz，可通过牺牲刷新频率使分辨率达800×610满足要求，其中快频的扫描频率13725Hz，刷新频率为45hz。实验结果证明该系统工作稳定、性价比高，投影画面的分辨率可以达到VGA等级的画质，且光损失小、体积小、耗电低，具有广阔的市场前景。

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摘要

图表目录

1 绪论

1．1 国内外研究现状

1．1．1 激光扫描微投概述

1．1．2 国内外发展现状

1．2 论文的研究工作及目标

1．3 论文结构组织

2 系统总体设计

2．1 总体设计思路

2．2 总体方案

2．2．1 系统工作原理及组成

2．2．2 总体设计要求

2．3 主要分系统方案设计

2．3．1 分系统指标分解

2．3．2 分系统工作原理及参数设计

2．4 本章小结

3 激光像源驱动电路的硬件设计

3．1 激光像源驱动电路的工作原理

3．1．1 激光像源驱动电路的设计指标

3．1．2 激光像源的分辨率设置

3．2 中央处理器

3．2．1 FPGA器件选型

3．2．2 Cyclone IV FPGA芯片

3．2．3 中央处理器的作用

3．3 硬件设计

3．3．1 硬件设计一般流程

3．3．2 FPGA接口设计

3．3．3 图像显示模块设计

3．4 外围电路各模块的工作原理与设计

3．4．1 振镜驱动电路

3．4．2 激光器驱动电路

3．4．3 振镜与激光器的同步方案

3．5 本章小结

4 系统测试

4．1 振镜输出及其驱动电路测试

4．2 图像输出及其驱动电路测试

4．3 系统测试

4．3．1 振镜机电性能测试系统

4．3．2 系统整体性能测试

4．4 本章小结

5 结论与展望

致谢

参考文献