本技術(shù)涉及顯示器，并且特別地涉及用于頭戴式顯示器和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的圖像投影儀。

背景技術(shù)：

1、適于用于頭戴式顯示器的圖像投影儀的一個子類別采用一個或更多個激光束，所述一個或更多個激光束通常通過使用快速掃描鏡以掃描模式來掃描，該快速掃描鏡同時同步改變射束強(qiáng)度以生成圖像。圖像被聚焦至圖像平面，并且然后被準(zhǔn)直光學(xué)器件準(zhǔn)直以在投影儀輸出光學(xué)孔徑處生成輸出圖像。為了用圖像填充輸出孔徑，將諸如微透鏡陣列的射束擴(kuò)展器(或數(shù)值孔徑擴(kuò)展器)部署在圖像平面處。

2、當(dāng)將激光投影儀耦合到波導(dǎo)中時，優(yōu)選地滿足以下條件：

3、1.掃描鏡的平面應(yīng)當(dāng)成像到輸出光學(xué)孔徑上，該輸出光學(xué)孔徑對應(yīng)于用于將圖像傳送至用戶的眼睛前面的波導(dǎo)的入口。

4、2.微透鏡陣列或漫射器(此處為mla)應(yīng)當(dāng)在焦平面處引入，以擴(kuò)展光束以填充出射孔徑(波導(dǎo)的入口)。

5、保持激光束聚焦同時保留臨時焦平面和mla的完全覆蓋對于保持跨投影圖像的高質(zhì)量圖像是重要的。因此，在mla之前和之后與光學(xué)器件的場曲率交疊是重要的。在與本實(shí)用新型共同轉(zhuǎn)讓的pct公布wo?2021/053661a1中公開了激光掃描圖像投影儀的各種特征。

6、與反射透鏡組合的偏振分束器(pbs)在本領(lǐng)域中是已知的，其導(dǎo)致凸場曲率。此外，掃描聚焦激光束也生成凸場曲率。然而，將pbs與會聚激光束組合往往具有大的物理尺寸，這在近眼顯示器應(yīng)用中是不利的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型是用于頭戴式顯示器和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的圖像投影儀。

2、根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的教導(dǎo)，提供了一種用于經(jīng)由輸出光學(xué)孔徑投射準(zhǔn)直圖像的投影儀，該投影儀包括：(a)掃描照明子系統(tǒng)，其包括：(i)光源，該光源生成至少一個光束，(ii)掃描裝置，其被部署成在至少一個維度上以角掃描運(yùn)動來使至少一個光束偏轉(zhuǎn)，以及(iii)調(diào)制器，其與光源和掃描裝置相關(guān)聯(lián)，并且被部署成與角掃描運(yùn)動同步地調(diào)制至少一個光束的亮度；(b)反射會聚光學(xué)器件，其包括至少一個反射會聚透鏡，反射會聚光學(xué)器件被部署成聚焦至少一個掃描的光束以形成真實(shí)圖像，反射會聚光學(xué)器件具有凸場曲率以在非平面焦表面處形成真實(shí)圖像；(c)透射式射束擴(kuò)展配置，其被部署成基本上符合非平面焦表面；以及(d)折射光學(xué)裝置，其包括至少一個折射透鏡，折射光學(xué)裝置被部署成對來自透射式射束擴(kuò)展配置的光進(jìn)行準(zhǔn)直，以作為準(zhǔn)直圖像從輸出光學(xué)孔徑出現(xiàn)，折射光學(xué)裝置具有凹場曲率。

3、根據(jù)本實(shí)用新型的另一特征，光源包括用于生成入射在掃描裝置上的準(zhǔn)直射束的準(zhǔn)直透鏡和激光器。

4、根據(jù)本實(shí)用新型的另一特征，掃描裝置是用于生成繞兩個軸的角掃描運(yùn)動的二維掃描裝置。

5、根據(jù)本實(shí)用新型的另一特征，還設(shè)置了分束器表面，該分束器表面被部署成限定從掃描裝置到焦表面的光路，在該光路中，至少一個射束被分束器表面透射至少一次并且被分束器表面反射至少一次。

6、根據(jù)本實(shí)用新型的另一特征，分束器表面是偏振分束器，并且其中，四分之一波片與反射會聚光學(xué)器件相關(guān)聯(lián)。

7、根據(jù)本實(shí)用新型的另一特征，分束器表面是非偏振的部分反射分束器。

8、根據(jù)本實(shí)用新型的另一特征，分束器表面包括在透明棱鏡內(nèi)，并且其中，反射會聚光學(xué)器件與透明棱鏡的表面相關(guān)聯(lián)。

9、根據(jù)本實(shí)用新型的另一特征，透射式射束擴(kuò)展配置實(shí)現(xiàn)為微透鏡陣列。

10、根據(jù)本實(shí)用新型的另一特征，反射會聚光學(xué)器件和折射光學(xué)裝置被配置成使得反射會聚光學(xué)器件的凸場曲率與折射光學(xué)裝置的凹場曲率基本上一致。

11、根據(jù)本實(shí)用新型的另一特征，反射會聚光學(xué)器件和折射光學(xué)裝置被配置成使得掃描裝置在輸出光學(xué)孔徑處成像。

技術(shù)特征：

1.一種用于經(jīng)由輸出光學(xué)孔徑投射準(zhǔn)直圖像的投影儀，其特征在于，所述投影儀包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影儀，其特征在于，所述光源包括用于生成入射在所述掃描裝置上的準(zhǔn)直射束的準(zhǔn)直透鏡和激光器。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影儀，其特征在于，所述掃描裝置是用于生成繞兩個軸的角掃描運(yùn)動的二維掃描裝置。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影儀，其特征在于，還包括分束器表面，所述分束器表面被部署成限定從所述掃描裝置到所述焦表面的光路，在所述光路中，至少一個射束被所述分束器表面透射至少一次并且被所述分束器表面反射至少一次。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的投影儀，其特征在于，所述分束器表面是偏振分束器，并且其中，四分之一波片與所述反射會聚光學(xué)器件相關(guān)聯(lián)。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的投影儀，其特征在于，所述分束器表面是非偏振的部分反射分束器。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的投影儀，其特征在于，所述分束器表面包括在透明棱鏡內(nèi)，并且其中，所述反射會聚光學(xué)器件與所述透明棱鏡的表面相關(guān)聯(lián)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影儀，其特征在于，所述透射式射束擴(kuò)展配置實(shí)現(xiàn)為微透鏡陣列。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影儀，其特征在于，所述反射會聚光學(xué)器件和所述折射光學(xué)裝置被配置成使得所述反射會聚光學(xué)器件的所述凸場曲率與所述折射光學(xué)裝置的所述凹場曲率基本上一致。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影儀，其特征在于，所述反射會聚光學(xué)器件和所述折射光學(xué)裝置被配置成使所述掃描裝置在所述輸出光學(xué)孔徑處成像。

技術(shù)總結(jié)
一種投影儀(200)具有：掃描照明子系統(tǒng)；反射會聚光學(xué)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(shí)圖像；透射式射束擴(kuò)展配置(20)，其符合非平面焦表面；以及折射光學(xué)裝置(22)，其對來自透射式射束擴(kuò)展配置的光進(jìn)行準(zhǔn)直，以作為準(zhǔn)直圖像從輸出光學(xué)孔徑(24)出現(xiàn)。折射光學(xué)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(xué)器件的凸場曲率抵消。

技術(shù)研發(fā)人員：耶謝·丹齊格
受保護(hù)的技術(shù)使用者：魯姆斯有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/19