本技(ji)術涉及顯(xian)示(shi)器，并(bing)且特(te)別地(di)涉及用于頭戴式顯(xian)示(shi)器和增強現(xian)實系統的圖像投影儀。

背景技術：

1、適于用(yong)(yong)于頭戴式(shi)顯示器(qi)(qi)的(de)圖(tu)(tu)像(xiang)(xiang)投影(ying)儀的(de)一個子類別采(cai)用(yong)(yong)一個或(huo)更多(duo)(duo)個激光(guang)束(shu)，所(suo)述一個或(huo)更多(duo)(duo)個激光(guang)束(shu)通常(chang)通過使用(yong)(yong)快(kuai)速掃描(miao)鏡(jing)(jing)以(yi)掃描(miao)模式(shi)來掃描(miao)，該(gai)快(kuai)速掃描(miao)鏡(jing)(jing)同(tong)時同(tong)步改變射束(shu)強度以(yi)生成圖(tu)(tu)像(xiang)(xiang)。圖(tu)(tu)像(xiang)(xiang)被(bei)聚焦(jiao)至圖(tu)(tu)像(xiang)(xiang)平面(mian)，并(bing)且然后(hou)被(bei)準(zhun)直光(guang)學(xue)器(qi)(qi)件準(zhun)直以(yi)在(zai)投影(ying)儀輸(shu)(shu)出(chu)光(guang)學(xue)孔(kong)徑(jing)處(chu)生成輸(shu)(shu)出(chu)圖(tu)(tu)像(xiang)(xiang)。為(wei)了用(yong)(yong)圖(tu)(tu)像(xiang)(xiang)填充輸(shu)(shu)出(chu)孔(kong)徑(jing)，將諸(zhu)如微透鏡(jing)(jing)陣列的(de)射束(shu)擴展(zhan)器(qi)(qi)(或(huo)數值孔(kong)徑(jing)擴展(zhan)器(qi)(qi))部署在(zai)圖(tu)(tu)像(xiang)(xiang)平面(mian)處(chu)。

2、當(dang)將激光投影儀耦合到波導(dao)中時(shi)，優選地(di)滿足以下條件：

3、1.掃描鏡(jing)的(de)平面應(ying)當成像到輸出光學孔徑上(shang)，該輸出光學孔徑對應(ying)于用于將圖像傳(chuan)送至用戶的(de)眼睛(jing)前面的(de)波導的(de)入(ru)口。

4、2.微透鏡陣列或(huo)漫射器(此處(chu)為mla)應當在焦平(ping)面處(chu)引(yin)入，以擴展光束(shu)以填充出射孔徑(波(bo)導的入口)。

5、保持激(ji)光(guang)束(shu)聚焦同時(shi)(shi)保留臨時(shi)(shi)焦平面和mla的完全(quan)覆(fu)蓋對(dui)于保持跨投影(ying)圖(tu)像(xiang)(xiang)的高(gao)質量圖(tu)像(xiang)(xiang)是重要的。因此(ci)，在mla之前和之后與光(guang)學器件的場曲(qu)率交疊是重要的。在與本實用(yong)新型(xing)共同轉(zhuan)讓(rang)的pct公布wo?2021/053661a1中公開(kai)了激(ji)光(guang)掃描(miao)圖(tu)像(xiang)(xiang)投影(ying)儀的各種(zhong)特征。

6、與反(fan)射透(tou)鏡組合(he)(he)的偏振分束(shu)器(qi)(qi)(pbs)在本(ben)領域中是(shi)已知的，其導致凸(tu)場(chang)(chang)曲(qu)率。此外，掃描聚(ju)焦(jiao)激光束(shu)也生成凸(tu)場(chang)(chang)曲(qu)率。然而，將pbs與會聚(ju)激光束(shu)組合(he)(he)往往具有大的物理尺寸，這在近眼顯(xian)示(shi)器(qi)(qi)應用中是(shi)不利(li)的。

技術實現思路

1、本實用(yong)新型是用(yong)于頭(tou)戴(dai)式顯示器和增(zeng)強現實系統(tong)的圖像投影儀。

2、根據本實(shi)用(yong)(yong)新(xin)型的實(shi)施方(fang)式的教導，提(ti)供了(le)一(yi)種用(yong)(yong)于經由(you)輸出(chu)光(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)孔徑投射(she)(she)(she)(she)(she)(she)準(zhun)直(zhi)圖像(xiang)(xiang)的投影儀，該投影儀包(bao)括：(a)掃(sao)描(miao)(miao)照明子系統(tong)，其(qi)(qi)包(bao)括：(i)光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)，該光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)生(sheng)成(cheng)至(zhi)少(shao)(shao)一(yi)個(ge)光(guang)(guang)(guang)(guang)束(shu)，(ii)掃(sao)描(miao)(miao)裝(zhuang)置(zhi)，其(qi)(qi)被(bei)部(bu)署(shu)成(cheng)在至(zhi)少(shao)(shao)一(yi)個(ge)維度上以(yi)角掃(sao)描(miao)(miao)運動來(lai)使至(zhi)少(shao)(shao)一(yi)個(ge)光(guang)(guang)(guang)(guang)束(shu)偏轉，以(yi)及(ji)(iii)調(diao)制器，其(qi)(qi)與(yu)光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)和(he)掃(sao)描(miao)(miao)裝(zhuang)置(zhi)相關聯(lian)，并且被(bei)部(bu)署(shu)成(cheng)與(yu)角掃(sao)描(miao)(miao)運動同(tong)步地調(diao)制至(zhi)少(shao)(shao)一(yi)個(ge)光(guang)(guang)(guang)(guang)束(shu)的亮(liang)度；(b)反(fan)(fan)射(she)(she)(she)(she)(she)(she)會聚(ju)光(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)器件(jian)，其(qi)(qi)包(bao)括至(zhi)少(shao)(shao)一(yi)個(ge)反(fan)(fan)射(she)(she)(she)(she)(she)(she)會聚(ju)透(tou)鏡，反(fan)(fan)射(she)(she)(she)(she)(she)(she)會聚(ju)光(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)器件(jian)被(bei)部(bu)署(shu)成(cheng)聚(ju)焦至(zhi)少(shao)(shao)一(yi)個(ge)掃(sao)描(miao)(miao)的光(guang)(guang)(guang)(guang)束(shu)以(yi)形成(cheng)真實(shi)圖像(xiang)(xiang)，反(fan)(fan)射(she)(she)(she)(she)(she)(she)會聚(ju)光(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)器件(jian)具有凸場(chang)曲(qu)率(lv)以(yi)在非平面焦表面處形成(cheng)真實(shi)圖像(xiang)(xiang)；(c)透(tou)射(she)(she)(she)(she)(she)(she)式射(she)(she)(she)(she)(she)(she)束(shu)擴展配置(zhi)，其(qi)(qi)被(bei)部(bu)署(shu)成(cheng)基(ji)本上符合(he)非平面焦表面；以(yi)及(ji)(d)折(zhe)射(she)(she)(she)(she)(she)(she)光(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)裝(zhuang)置(zhi)，其(qi)(qi)包(bao)括至(zhi)少(shao)(shao)一(yi)個(ge)折(zhe)射(she)(she)(she)(she)(she)(she)透(tou)鏡，折(zhe)射(she)(she)(she)(she)(she)(she)光(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)裝(zhuang)置(zhi)被(bei)部(bu)署(shu)成(cheng)對來(lai)自透(tou)射(she)(she)(she)(she)(she)(she)式射(she)(she)(she)(she)(she)(she)束(shu)擴展配置(zhi)的光(guang)(guang)(guang)(guang)進行(xing)準(zhun)直(zhi)，以(yi)作(zuo)為(wei)準(zhun)直(zhi)圖像(xiang)(xiang)從輸出(chu)光(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)孔徑出(chu)現，折(zhe)射(she)(she)(she)(she)(she)(she)光(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)裝(zhuang)置(zhi)具有凹(ao)場(chang)曲(qu)率(lv)。

3、根(gen)據本(ben)實用(yong)新型(xing)的(de)另一特(te)征，光源(yuan)包括用(yong)于生成入射(she)在(zai)掃描裝置(zhi)上(shang)的(de)準(zhun)直射(she)束的(de)準(zhun)直透鏡和激光器。

4、根據本實用(yong)新型的另一(yi)特征，掃描裝置是用(yong)于(yu)生成繞兩個軸的角掃描運動的二維掃描裝置。

5、根據本實(shi)用新型的另(ling)一(yi)特征，還設(she)置了分(fen)束(shu)器表(biao)(biao)面(mian)，該(gai)分(fen)束(shu)器表(biao)(biao)面(mian)被(bei)部署成限定(ding)從掃(sao)描(miao)裝置到焦(jiao)表(biao)(biao)面(mian)的光路，在(zai)該(gai)光路中，至(zhi)(zhi)少(shao)一(yi)個射(she)束(shu)被(bei)分(fen)束(shu)器表(biao)(biao)面(mian)透射(she)至(zhi)(zhi)少(shao)一(yi)次并且被(bei)分(fen)束(shu)器表(biao)(biao)面(mian)反射(she)至(zhi)(zhi)少(shao)一(yi)次。

6、根據(ju)本實(shi)用(yong)新型(xing)的另一特征，分束器(qi)表面(mian)是偏振分束器(qi)，并且其中，四分之一波(bo)片與反(fan)射會聚光學器(qi)件相關聯。

7、根據本實用新(xin)型的(de)另一(yi)特征，分束器(qi)表面是非偏振的(de)部(bu)分反(fan)射分束器(qi)。

8、根據(ju)本實用新型的另一特征(zheng)，分束器(qi)表(biao)面(mian)包括在透(tou)明棱鏡內(nei)，并且(qie)其(qi)中，反射會聚光學器(qi)件與透(tou)明棱鏡的表(biao)面(mian)相(xiang)關聯。

9、根據本(ben)實用新型的另一特征(zheng)，透射式(shi)射束擴展配置實現為微透鏡陣列。

10、根(gen)據本實用新型的另一特征(zheng)，反射(she)會聚(ju)光(guang)學(xue)(xue)器件(jian)和折(zhe)射(she)光(guang)學(xue)(xue)裝置(zhi)被配置(zhi)成使得反射(she)會聚(ju)光(guang)學(xue)(xue)器件(jian)的凸場曲率(lv)與折(zhe)射(she)光(guang)學(xue)(xue)裝置(zhi)的凹(ao)場曲率(lv)基本上一致(zhi)。

11、根據(ju)本(ben)實(shi)用新型(xing)的另一(yi)特征，反射(she)會聚(ju)光(guang)學器件和折射(she)光(guang)學裝置(zhi)被配置(zhi)成(cheng)使得掃描裝置(zhi)在輸出光(guang)學孔徑處(chu)成(cheng)像。

技術特征：

1.一(yi)種(zhong)用于經由(you)輸出(chu)光學孔徑投射準直(zhi)圖像的投影(ying)儀，其特(te)征在于，所述投影(ying)儀包括：

2.根據權利要求(qiu)1所述的投影儀，其(qi)特征(zheng)在于，所述光(guang)源包括用于生成入射在所述掃描(miao)裝置上的準直射束的準直透(tou)鏡和(he)激光(guang)器。

3.根據(ju)權利要求1所(suo)述的投影儀，其特征在于(yu)，所(suo)述掃(sao)(sao)描裝(zhuang)置是用于(yu)生成繞兩個軸的角掃(sao)(sao)描運動的二維掃(sao)(sao)描裝(zhuang)置。

4.根據權利要求1所(suo)述(shu)(shu)的投影(ying)儀，其特征在于，還(huan)包括(kuo)分(fen)束器表(biao)面(mian)，所(suo)述(shu)(shu)分(fen)束器表(biao)面(mian)被部署(shu)成限定從所(suo)述(shu)(shu)掃描(miao)裝置到所(suo)述(shu)(shu)焦表(biao)面(mian)的光路(lu)，在所(suo)述(shu)(shu)光路(lu)中(zhong)，至少一個射(she)束被所(suo)述(shu)(shu)分(fen)束器表(biao)面(mian)透射(she)至少一次(ci)并且被所(suo)述(shu)(shu)分(fen)束器表(biao)面(mian)反射(she)至少一次(ci)。

5.根據權利要求4所述的投影儀(yi)，其(qi)特征在于，所述分(fen)束器表面是偏振分(fen)束器，并且其(qi)中，四分(fen)之一波片(pian)與(yu)所述反射會聚(ju)光學(xue)器件(jian)相關(guan)聯(lian)。

6.根據權利要求4所述的(de)投影儀，其(qi)特征在于(yu)，所述分束(shu)器(qi)表面(mian)是(shi)非偏振的(de)部分反射分束(shu)器(qi)。

7.根據權利要求(qiu)4所(suo)述的投影儀，其(qi)特征(zheng)在于，所(suo)述分束(shu)器表(biao)(biao)面包(bao)括在透明棱鏡(jing)內，并且其(qi)中(zhong)，所(suo)述反(fan)射會聚光(guang)學器件與所(suo)述透明棱鏡(jing)的表(biao)(biao)面相關聯。

8.根據(ju)權(quan)利要求1所述(shu)的投影儀，其特征在于，所述(shu)透射式(shi)射束擴展配置實現為微透鏡(jing)陣列。

9.根據權(quan)利要求1所(suo)述(shu)的(de)投影(ying)儀，其特(te)征在于，所(suo)述(shu)反射會(hui)聚光(guang)學器件和所(suo)述(shu)折(zhe)射光(guang)學裝置被配置成使得所(suo)述(shu)反射會(hui)聚光(guang)學器件的(de)所(suo)述(shu)凸場(chang)曲率與所(suo)述(shu)折(zhe)射光(guang)學裝置的(de)所(suo)述(shu)凹場(chang)曲率基本上一致。

10.根(gen)據權利(li)要求1所(suo)述的(de)投影儀，其特征在(zai)于，所(suo)述反射會(hui)聚光學(xue)器件和所(suo)述折射光學(xue)裝置被配置成(cheng)(cheng)使所(suo)述掃描裝置在(zai)所(suo)述輸出光學(xue)孔徑處成(cheng)(cheng)像(xiang)。

技術總結
一種投影儀(200)具有：掃描照明子系統；反射會聚光學器件(18)，其聚焦掃描的光束來以凸場曲率在非平面焦表面處形成真實圖像；透射式射束擴展配置(20)，其符合非平面焦表面；以及折射光學裝置(22)，其對來自透射式射束擴展配置的光進行準直，以作為準直圖像從輸出光學孔徑(24)出現。折射光學裝置具有凹場曲率，該凹場曲率至少部分地與反射會聚光學器件的凸場曲率抵消。

技術研發人員：耶謝·丹齊格
受保護的技術使用者：魯姆斯有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/9/19