日本福井大学研发8×4×3mm紧凑型MEMS RGB激光显示模块

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RGB激光模块仅为8×4×3mm

映维网 2020年12月17日)得益于设备小型化的显著进展,在90年代被认为遥不可及的头戴式电子设备已经开始走向我们的生活。这类技术的主要例子是智能眼镜和头戴式显示器,它们利用虚拟现实和增强现实技术的最新进步并创造了一种身临其境的沉浸式体验。

但现有的智能眼镜和可穿戴显示器原型存在限制,并因而阻碍了它们的商业化,例如体积过大、电池续航太短和低于标准的图像质量。日前,日本福井大学的科学家日前开发出了一种微型图像投影仪,从而在头戴设备的小型化之路迈出坚实的一步。事实上,团队正在与日本晶圆厂商SEIREN KST株式会社合作,并计划在一年内商业化相关的创新成果。

团队日前在第二十七届国际显示研讨会(International Display Workshop;IDW)中展示了相关的研究。他们将一个尺寸仅为8×4×3mm的紧凑型RGB激光模块与微机电(MEMS)反射镜集成,成功地制造出了一种微型光学引擎。MEMS反射镜发射来自激光模块的光线的方向可以通过电子方式控制,从而可以通过激光扫描投影区域来投射高质量的2D图像。

制造激光模块的一个挑战是将来自三个独立激光源的光束组合起来以获得RGB输出。为了实现这一目标,科学家利用了一种波导型合路器,其中三个波导中的每一个都接收来自特定原色的光。尽管只有中间的绿色波导接到实际的光输出端,但在相邻终端波导传播的蓝光和红光可以通过策略性放置的耦合器传递到中心波导。最终,合路器的能效达到97.0%,亦即仅损耗0.13dB。得益于波导型合路器的特性,单个RGB激光器的输出能够完美对齐。另外,通过利用消色差透镜,设备可以获得合适的圆形聚焦光束,同时又提供了使用其他透镜以产生更大直径的准直光束的选择。

延伸阅读A Compact Full-color Laser Beam Scanning Image Projector Based on a Waveguide-type RGB Combiner

通过调节MEMS驱动频率,激光扫描模块可发射1280×720彩色视频。再加上小尺寸和潜在的低电池消耗,团队研发的激光扫描投影仪成为了一种富有前景的可穿戴显示器组件。当然,为了能够安全地将图像直接投射到人类眼睛的视网膜,团队需要进一步的调整。但这是科学家们一直在研究的课题,所以这项技术已经存在一定的基础。

对结果非常兴奋的团队评论道:“福井大学正尝试开发一种集成了光学引擎、驱动电路、投影仪和电池的智能眼镜,从而在可穿戴显示行业掀起一股热潮。可穿戴显示器的应用超越了娱乐性的虚拟现实和增强现实,可以更好地作用于会议、监视、甚至是远程辅助手术。目前,我们的组件可以用于激光显微镜、传感器、投影仪和平视显示器,特别是采用智能驾驶技术的新型汽车系统。”

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