一种部件间无任何相对机械运动的分辨率倍增的投影系统的制作方法

1.本实用新型属于投影技术领域，涉及一种部件间无任何相对机械运动的分辨率倍增的投影系统。


背景技术：

2.传统的投影系统在发展中体现出了一定的局限性。随着时代的进步，3d显示技术发展迅猛，适用于近眼显示的虚拟现实和增强现实等技术将应用于更多的场景。在3d显示中，同时给人的左、右眼不同的画面数据就意味着需要产生更多的像素信息。在一些与光学相关的技术领域，投影的分辨率也有重要的意义，如在光刻领域，更高的掩模分辨率就意味着可以制作精度更高的器件。传统的投影系统由于硬件物理分辨率的局限性，若想产生显示更多的像素必须依赖于提高硬件器件分辨率，无论是在成本还是投影系统体积上都会产生较大的代价。
3.本实用新型在显示成像方面、光刻加工方面都有广泛的应用。对于显示成像，投影图像分辨率倍增可以体现出更多的细节特征，在近眼显示、3d成像等显示技术中将大大提升观看者的体验感，且数字微镜器件dmd的设计可以减小系统的体积，也提高了设备的可穿戴性。对于光刻或逐层投影的3d打印加工，投影图案的分辨率很大程度上决定了加工的精度，高分辨率的投影曝光将提升光刻器件的性能参数。
4.在投影方面，现有技术或使用运动部件提高分辨率，但存在机械运动部件大大影响整体设备的可靠性与寿命的问题；或使用2个及以上的投影设备通过拼接多个投影画面实现，但这不仅会造成成本的增加，也会因为光路复杂而使得整个系统体积过于庞大，且多个投影下由于需要叠加不同画面实现超分辨，即精准对齐才能保证系统的正常画面显示，所以系统很容易因为外界的干扰发生画面错位而使得系统的稳定性很差。


技术实现要素：

5.、实用新型目的
6.本实用新型提出了一种部件间无任何相对机械运动的分辨率倍增的投影系统，可以在原有数字微镜器件dmd物理分辨率基础上实现分辨率倍增的投影效果，具有更高分辨率、像素点更细化的特点。另外，该系统只用了单个数字微镜器件dmd，且采用改变光的偏振方向实现偏移的方案，不存在部件间的任何机械运动，系统的稳定性和紧凑性更强。
7.、本实用新型所采用的技术方案
8.本实用新型提出的一种部件间无任何相对机械运动的分辨率倍增的投影系统，其特征在于：包括激光器、激光扩束与准直光路、图像产生与反射模块、上位机模块、tn液晶模块、同步控制电路、双折射光学元件、投影光路、投影屏幕；
9.所述激光器的出射光束经所述激光扩束与准直光路后作为投影光源照射在所述图像产生与反射模块，所述上位机模块将待投影的目标图像帧画面加载在所述图像产生与反射模块上，产生的带有所述目标图像帧画面信息的反射投影光进入所述tn液晶模块，反
射投影光通过tn液晶模块后在相邻时刻形成两束偏振方向互相垂直的线偏振光，经所述双折射元件出射后，由于双折射现象发生沿像素对角线方向的空间错位叠加，错位叠加的目标图像帧画面经投影光路后被放大投影在投影屏幕上；所述同步控制电路分别与所述图像产生与反射模块和所述tn液晶模块相连，用于实现同步控制。
10.更进一步具体实施中，所述激光扩束与准直光路包括一个或多个物镜与凸透镜。
11.更进一步具体实施中，在所述图像产生与反射模块中可以为硅基液晶lcos器件，也可以为数字微镜器件dmd，尤其指数字微镜器件dmd。
12.更进一步具体实施中，在所述图像产生与反射模块中可以包括多个数字微镜器件dmd，尤其指用一个数字微镜器件dmd来投影图像。
13.更进一步具体实施中，所述图像产生与反射模块还包括dmd驱动电路板，所述dmd驱动电路板可以由编程驱动。
14.更进一步具体实施中，所述tn液晶模块可选用电路控制的tn液晶屏。
15.更进一步具体实施中，所述tn液晶模块还包含液晶驱动电路，所述液晶驱动电路的tn液晶刷新频率在60hz以上。
16.更进一步具体实施中，所述双折射光学元件可选用多种双折射晶体，尤其指单轴双折射晶体。
17.、本实用新型所产生的技术效果
18.（1）本实用新型可以在原器件物理分辨率基础上实现投影图像分辨率倍增，可以实现画面像素点的更细化显示。
19.（2）本实用新型采取改变光的偏振方向方式并利用双折射器件实现投影图像的错位叠加，由于系统无任何机械运动部件故部件间不存在任何相对机械运动，从而保证了系统的稳定性、寿命和紧凑性。
20.（3）本实用新型可将该系统投影图像作为光刻图案，与光刻领域的光学器件制造技术相结合。
21.（4）本实用新型投影图像的显示频率在人眼能感受到的频率以上，可应用近眼显示领域，尤其指增强现实显示领域。
附图说明
22.图1为实施例1一种部件间无任何相对机械运动的分辨率倍增的投影系统的示意图。
23.图2为实施例1一种部件间无任何相对机械运动的分辨率倍增的投影系统的实验结果对比示意图。
24.图3为本实用新型一种部件间无任何相对机械运动的分辨率倍增的投影系统在光刻领域的一种实施方式示意图。
25.图4为本实用新型一种部件间无任何相对机械运动的分辨率倍增的投影系统在ar领域的一种实施方式示意图。
26.附图标记说明：
[0027]1‑
激光器2
‑
激光扩束与准直光路3
‑
数字微镜器件dmd4
‑
图像产生与反射模块5
‑
tn液晶模块6
‑
同步控制电路7
‑
双折射光学元件8
‑
投影光路9
‑
投影屏幕10
‑
上位机
模块11
‑
本实用新型系统 12
‑
光刻基片 13
‑
ar镜片。
具体实施方式
[0028]
实施例1
[0029]
下面结合附图1对本实用新型的一种实施方式做进一步详述：
[0030]
如图1所示，一种部件间无任何相对机械运动的分辨率倍增的投影系统的一种实施方式，包括激光器1、激光扩束与准直光路2、图像产生与反射模块 4、tn液晶模块5、同步控制电路6、双折射光学元件7、投影光路8、投影屏幕9、上位机模块10。
[0031]
在本实施例中，激光扩束与准直光路2包括多个物镜与凸透镜；图像产生与反射模块 4主要由数字微镜器件dmd 3组成图像产生与反射模块4由dmd驱动电路板驱动；tn液晶模块5选用电路控制的tn液晶屏，液晶刷新频率在60hz以上。
[0032]
激光器1出射的激光光束经过激光扩束与准直光路2后光斑直径变大，以准直的方向均匀照射在图像产生与反射模块4的数字微镜器件dmd 3上；数字微镜器件dmd 3的显示图案即目标图像的帧画面由上位机模块10控制，目标图像的帧画面由上位机模块 10加载并在不同时刻显示在数字微镜器件dmd 3上；经数字微镜器件dmd 3反射的所述目标图像帧画面信息的反射投影光经过电压控制下的tn液晶模块5后，透过的反射投影光为线偏振光，其方向随tn液晶模块5的电压状态切换而发生90
°
变化，在相邻时刻形成两束偏振方向互相垂直的线偏振光并进入双折射元件7；通过同步控制电路6令同一时刻下的图像产生与反射模块4与tn液晶模块5的状态相互对应，并以相同的频率同步变化，且频率在人眼辨别频率以上；不同时刻下进入双折射光学元件7的两束偏振光重叠后会形成沿像素对角线方向的位移重叠效果，经过投影光路8投射在投影屏幕9上以后，可以形成分辨率倍增的投影显示效果；该实施例我们已经成功实验实现，用ccd在投影屏幕9的位置探测到的目标图像为一个字母 r的投影实验结果对比图如图2所示，左边为普通投影的原分辨率成像效果，右边为本实施例实验系统的分辨率倍增的成像效果，可以看出通过本系统达到了2倍分辨率的投影效果。
[0033]
实施例2
[0034]
本实用新型可以应用在光刻领域，结合附图1与附图3具体步骤如下：
[0035]
（1）将待光刻图案通过上位机模块10加载到图像产生与反射模块4中。
[0036]
（2）开启激光器1，经过本实用新型系统11后，令投影图像照射在基片12的感光层上，可实现超分辨的光刻。
[0037]
实施例3
[0038]
下面结合附图1与附图4对本实用新型应用在ar眼镜的一种实施方式做进一步详述：
[0039]
如图4所示，本系统可集成应用于ar眼镜中，在激光器1开启时，令投影图案通过本实用新型系统11后照射在ar眼镜镜片13上，则可无任何机械运动部件而实现近眼显示区的分辨率倍增的增强现实显示。