專利名稱：基于mems微鏡陣列的二元相位調(diào)制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光顯示技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種用于激光散斑抑制的二元相位調(diào)制器。
背景技術(shù)：
當(dāng)相干光(例如激光)透射過粗糙散射體或被粗糙散射體所反射時(shí)，在該散射體的粗糙表面會(huì)發(fā)生光波的干涉現(xiàn)象即形成散斑，所表現(xiàn)出的是顆粒狀的明暗非均勻光強(qiáng)分布。在激光顯示中，散斑的存在將會(huì)降低圖像質(zhì)量，因而必須被抑制。在 ‘Speckle Phenomena in Optics: Theory and Application，一書中，Jo sep hW. Goodman對激光顯示投影中的散斑抑制方法和裝置進(jìn)行了總結(jié)和分析，通過在屏幕上對隨機(jī)散斑光場在時(shí)域積分內(nèi)進(jìn)行光強(qiáng)疊加而非幅值疊加，可以有效地降低散斑對比度，進(jìn)而消除散斑?；谏鲜隼碚?，CN102193208A公開了一種用二元正交數(shù)組編碼的二元相位調(diào)制器。如圖5所示，是基于二元相位調(diào)制器的激光顯示系統(tǒng)1，包括激光光源2、顯示面板(例如數(shù)字微鏡器件)3、聚光透鏡5、投影鏡6和二元相位調(diào)制器7。所述二元相位調(diào)制器7位于聚光透鏡5和投影鏡6的中間像平面上。顯示面板3上生成的圖像信息首先成像于二元相位調(diào)制器7上，然后通過投影鏡6被投影于屏幕9上并被光探測成像元件11 (例如人目艮)所撲捉。該二元相位調(diào)制器有兩個(gè)相位調(diào)制狀態(tài)‘0’相位態(tài)和‘ π ’相位態(tài)，它們分別對應(yīng)于正交數(shù)組的‘I’和‘-I’元素值。但是，現(xiàn)有的基于MEMS微鏡陣列的相位調(diào)制器，如基于Fraunhofer IPMS的微鏡陣列，將 CMOS (Complementary metal - oxide - semiconductor)寄存器置于微鏡之下，每個(gè)微鏡均有一個(gè)CMOS寄存器相對應(yīng)，進(jìn)而可以通過對CMOS寄存器施加控制信號(hào)而實(shí)現(xiàn)對各個(gè)微鏡的獨(dú)立控制。存在的缺點(diǎn)是1、引入了額外的CMOS寄存器和與之匹配的控制電路，如編碼、解碼電路等；2、微鏡的加工工藝設(shè)計(jì)必須兼容CMOS工藝；3、由于微鏡陣列中每個(gè)微鏡必須依賴于各自的CMOS寄存器進(jìn)行獨(dú)立控制，因而需要龐大的控制信號(hào)。因此，有必要發(fā)明一種新型的二元相位調(diào)制器，來實(shí)現(xiàn)激光的散斑抑制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的基于微鏡陣列的相位調(diào)制器必須依賴數(shù)量龐大的CMOS寄存器進(jìn)行獨(dú)立控制的問題，提供了一種基于MEMS微鏡陣列的二元相位調(diào)制器，來實(shí)現(xiàn)激光的散斑抑制。本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種基于MEMS微鏡陣列的二元相位調(diào)制器，包括絕緣襯底，所述絕緣襯底上集成有微鏡陣列，所述每個(gè)微鏡由設(shè)有阻止栓的下微鏡和上微鏡組成，所有下微鏡呈對角線方向連接后形成平行的下微鏡電極組，所述下微鏡電極組內(nèi)的每個(gè)下微鏡電極與一個(gè)提供隨機(jī)變化電壓信號(hào)的信號(hào)源連接；所有上微鏡呈對角線方向連接后形成平行的上微鏡電極組，所述上微鏡電極組內(nèi)的每個(gè)上微鏡電極與一個(gè)提供隨機(jī)變化電壓信號(hào)的信號(hào)源連接；所述上、下微鏡電極組正交、且交點(diǎn)處由絕緣層間隔；當(dāng)外部顯示面板上的圖像信息成像于所述微鏡陣列上時(shí)，所述顯示面板上的每一像素單元均對應(yīng)于微鏡陣列上相應(yīng)的固定區(qū)域，所述固定區(qū)域內(nèi)包含有陣列為NXN的微鏡單元組，即顯示面板上的每一像素單元在所述微鏡陣列上被相同地分割成陣列為NXN的微鏡單元組，所述N是非零的正整數(shù)；在所述每個(gè)陣列為NXN的微鏡單元組內(nèi)，微鏡在各自電壓信號(hào)源提供的隨機(jī)變化電壓信號(hào)控制下，使得入射于其上的相干光的相位發(fā)生改變。所述上、下微鏡電極組正交即成90°的夾角，其交點(diǎn)處即是當(dāng)通入微鏡內(nèi)的電壓信號(hào)使上微鏡發(fā)生向下運(yùn)動(dòng)吸合時(shí)的支撐點(diǎn)。MEMS是微機(jī)電系統(tǒng)(Micro-Electro-Mechanical Systems)的英文縮寫，隨著半導(dǎo)體集成電路微細(xì)加工技術(shù)和超精密機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來。在以硅為基礎(chǔ)的MEMS加工技術(shù)中，最關(guān)鍵的加工工藝主要包括深寬比大的各向異性腐蝕技術(shù)、鍵合技術(shù)和表面犧牲層技術(shù)等。
工作時(shí)，基于MEMS微鏡陣列的二元相位調(diào)制器工作在反射狀態(tài)下，在實(shí)現(xiàn)方式上，MEMS微鏡陣列通過上、下微鏡通入的電壓信號(hào)的變化致使每個(gè)微鏡的吸合與否，進(jìn)而改變相干光(例如激光)的光程來調(diào)制相干光的相位。 優(yōu)選地，通入下微鏡電極組內(nèi)的電壓信號(hào)組以每N個(gè)電壓信號(hào)為一個(gè)重復(fù)單元，通入上微鏡電極組內(nèi)的電壓信號(hào)組以每N個(gè)電壓信號(hào)為一個(gè)重復(fù)單元，并且通入下微鏡電極組內(nèi)重復(fù)單元和通入上微鏡電極組內(nèi)重復(fù)單元的電壓信號(hào)為由二元正交數(shù)組控制的周期方波電壓信號(hào)。具體工作時(shí)，僅僅作為一個(gè)例子，如

圖1、2所示，是基于微鏡陣列的二元相位調(diào)制器，當(dāng)外部顯示面板上的圖像信息成像于所述微鏡陣列上時(shí)，顯示面板上的每個(gè)像素單元對應(yīng)地在微鏡陣列上均被分割成陣列為3X3的微鏡單元組。當(dāng)通入電壓信號(hào)時(shí)，由于通入下微鏡電極組內(nèi)的電壓信號(hào)組以每3個(gè)電壓信號(hào)為一個(gè)重復(fù)單元，通入上微鏡電極組內(nèi)的電壓信號(hào)組也以每3個(gè)電壓信號(hào)為一個(gè)重復(fù)單元，那么，下微鏡電極組(包括13. 1、13.2、13. 3,13. 4,13. 5電極)內(nèi)的每個(gè)下微鏡電極對應(yīng)連接有一個(gè)信號(hào)源(即13. 1、13. 2、13. 3、13. 4、13. 5電極與下信號(hào)總線C1、C2、C3、C1、C2——對應(yīng)連接);上微鏡電極組(包括12. I、12. 2、12. 3、12. 4、12. 5電極)內(nèi)的每個(gè)上微鏡電極對應(yīng)連接有一個(gè)信號(hào)源(即12. 1、12. 2、
12.3,12. 4,12. 5電極與上信號(hào)總線R1、R2、R3、R1、R2——對應(yīng)連接)，進(jìn)而每個(gè)像素單元可以通過對應(yīng)的3X3的微鏡單元組實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)編碼。如圖3所示，表示上信號(hào)的總線Rl、R2、R3和下信號(hào)的總線C1、C2、C3在人眼的積分時(shí)間內(nèi)的通入由二元正交數(shù)組控制的周期方波電壓信號(hào)的變化情況。本發(fā)明所述相位調(diào)制器的工作機(jī)理如下作為一個(gè)3X3的微鏡單元組的控制信號(hào)的例子，下信號(hào)總線C1、C2、C3由4X3 二元正交數(shù)組C[公式(I)中等號(hào)左側(cè)的第二個(gè)數(shù)組]的行作為控制信號(hào)，上信號(hào)總線Rl、R2、R3由4X3 二元正交數(shù)組B[公式
(I)中等號(hào)左側(cè)的第一個(gè)數(shù)組]的行作為控制信號(hào)。這樣，上信號(hào)總線R1、R2、R3和下信號(hào)總線Cl、C2、C3分別對應(yīng)于4X3 二元正交數(shù)組B和C的行元素，二元正交數(shù)組B和C的克羅內(nèi)克積(Kronecker Product)可生成如下公式(I)所示的16X9 二元正交數(shù)組D
權(quán)利要求
1.一種基于MEMS微鏡陣列的二元相位調(diào)制器，包括絕緣襯底(14)，所述絕緣襯底(14)上集成有微鏡陣列，所述每個(gè)微鏡由設(shè)有阻止栓(15)的下微鏡和上微鏡組成，其特征在于所有下微鏡呈對角線方向連接后形成平行的下微鏡電極組，所述下微鏡電極組內(nèi)的每個(gè)下微鏡電極與一個(gè)提供隨機(jī)變化電壓信號(hào)的信號(hào)源連接；所有上微鏡呈對角線方向連接后形成平行的上微鏡電極組，所述上微鏡電極組內(nèi)的每個(gè)上微鏡電極與一個(gè)提供隨機(jī)變化電壓信號(hào)的信號(hào)源連接；所述上、下微鏡電極組正交、且交點(diǎn)處由絕緣層間隔；當(dāng)外部顯示面板上的圖像信息成像于所述微鏡陣列上時(shí)，所述顯示面板上的每一像素單元均對應(yīng)于微鏡陣列上相應(yīng)的固定區(qū)域，所述固定區(qū)域內(nèi)包含有陣列為NXN的微鏡單元組，即顯示面板上的每一像素單元在所述微鏡陣列上被相同地分割成陣列為NXN的微鏡單元組，所述N是非零的正整數(shù)；在所述每個(gè)陣列為NXN的微鏡單元組內(nèi)，微鏡在各自電壓信號(hào)源提供的隨機(jī)變化電壓信號(hào)控制下，使得入射于其上的相干光的相位發(fā)生改變。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于MEMS微鏡陣列的二元相位調(diào)制器，其特征在于通入下微鏡電極組內(nèi)的電壓信號(hào)組以每N個(gè)電壓信號(hào)為一個(gè)重復(fù)單元，通入上微鏡電極組內(nèi)的電壓信號(hào)組以每N個(gè)電壓信號(hào)為一個(gè)重復(fù)單元，并且通入下微鏡電極組內(nèi)重復(fù)單元和通入上微鏡電極組內(nèi)重復(fù)單元的電壓信號(hào)為由二元正交數(shù)組控制的周期方波電壓信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于MEMS微鏡陣列的二元相位調(diào)制器，其特征在于所述下微鏡內(nèi)阻止栓(15 )與上微鏡之間的距離為四分之一波長。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于MEMS微鏡陣列的二元相位調(diào)制器，其特征在于所述下微鏡的材料為鋁，所述上微鏡的材料為鈦鋁合金。
全文摘要
本發(fā)明涉及激光顯示技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種用于激光散斑抑制的二元相位調(diào)制器，解決了現(xiàn)有的基于微鏡陣列的相位調(diào)制器必須依賴數(shù)量龐大的CMOS寄存器進(jìn)行獨(dú)立控制的問題。一種基于MEMS微鏡陣列的二元相位調(diào)制器，包括絕緣襯底，所述絕緣襯底上集成有微鏡陣列，所述每個(gè)微鏡由設(shè)有阻止栓的下微鏡和上微鏡組成，所有下微鏡呈對角線方向連接后形成平行的下微鏡電極組，所述下微鏡電極組內(nèi)的每個(gè)下微鏡電極與一個(gè)提供隨機(jī)變化電壓信號(hào)的信號(hào)源連接；所有上微鏡呈對角線方向連接后形成平行的上微鏡電極組，所述上微鏡電極組內(nèi)的每個(gè)上微鏡電極與一個(gè)提供隨機(jī)變化電壓信號(hào)的信號(hào)源連接。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，有效消除了激光散斑。
文檔編號(hào)G02B26/06GK102967933SQ201210512289
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月5日
發(fā)明者仝召民, 陳旭遠(yuǎn), 高文宏, 石云波 申請人:中北大學(xué)