具有多通光学中继器的光学扫描器的制作方法

背景技术：

1、在可穿戴平视显示器（whud）内，从光学引擎发射的光被提供给用户的眼睛以使用户得到图像。为了实现这个目的，一些whud实施一个或多个波导以将来自光学引擎的光引导并变换到用户的眼睛。例如，这种whud使用包括出射光瞳扩展器和出耦合器的波导，该出射光瞳扩展器在光被提供给用户的眼睛之前增加来自光学引擎的光的出射光瞳的数量，并且该出耦合器将光提供给用户的眼睛。为了将从光学引擎发射的光提供给波导，许多whud具有光学扫描器，该光学扫描器包括用于在一个或多个方向上扫描接收到的光的扫描镜以及用于在光学扫描器内部或外部中继扫描光的光学中继器。然而，被配置为在两个或更多个方向上扫描接收到的光的光学扫描器的尺寸较大，导致whud的形状因子的尺寸增加，这对用户体验产生负面影响。附加地，被配置在两个或更多个方向上扫描接收到的光的光学扫描器能够在由光学扫描器输出的光中引入光瞳游走（pupil walk）。

技术实现思路

1、本文描述的技术和系统涉及具有多通(multi-pass)光学中继器的光学扫描器。根据示例实施例，一种用于可穿戴平视显示器的光学扫描器包括被配置为在第一方向上扫描接收到的光的第一扫描镜和被配置为在第二方向上扫描接收到的光的第二扫描镜。附加地，光学扫描器能够包括多通光学中继器，其被配置为将来自第一扫描镜的在第一方向上扫描的光中继到第二扫描镜，并且被配置为将来自第二扫描镜的在第一方向和第二方向上扫描的光中继到波导的入耦合器。

2、在实施例中，光学扫描器还能够包括偏振分束器，该偏振分束器被配置为朝向多通光学中继器反射具有第一预定偏振的光，并且被配置为朝向波导的入耦合器透射具有第二预定偏振的光。此外，在第一方向上扫描的光可以具有第一预定偏振。此外，光学扫描器能够包括四分之一波片，其被配置为使在第一方向和第二方向上扫描的光偏振，使得在第一方向和第二方向上扫描的光具有第二预定偏振。第一预定偏振能够垂直于第二预定偏振。进一步地，四分之一波片能够设置在多通光学中继器与第二扫描镜之间的光路中，多通光学中继器与第二扫描镜之间的光路中，或第一扫描镜与多通光学中继器之间的光路中。附加地，四分之一波片可以设置在多通光学中继器中。

3、多通光学中继器能够包括被配置为将来自多通光学中继器的第一透镜的光反射到多通光学中继器的第二透镜的折转镜。此外，多通光学中继器能够包括4f中继器或反射式中继器。附加地，第一扫描镜可以包括被配置为在第一方向上振荡的第一微机电系统（mems）镜，并且第二扫描镜可以包括被配置为在第二方向上振荡的第二mems镜。

4、在另一示例实施例中，可穿戴平视显示器（whud）包括被配置为发射激光的光学引擎。此外，whud能够包括被配置为在第一方向和第二方向上扫描激光的光学扫描器以及被配置为接收在第一方向和第二方向上扫描的激光的波导的入耦合器。光学扫描器可以包括被配置为在第一方向上扫描激光的第一扫描镜和被配置为在第二方向上扫描激光的第二扫描镜。此外，光学扫描器能够包括多通光学中继器，其被配置为将来自第一扫描镜的在第一方向上扫描的激光中继到第二扫描镜，并且被配置为将来自第二扫描镜的在第一方向和第二方向上扫描的激光中继到入耦合器。

5、根据实施例，whud能够包括被配置为承载光学引擎和光学扫描器的臂。此外，whud能够包括偏振分束器，该偏振分束器被配置为朝向多通光学中继器透射具有第一预定偏振的激光并且被配置为朝向波导的入耦合器反射具有第二预定偏振的光。

6、在实施例中，在第一方向上扫描的激光可以具有第一预定偏振。whud还能够包括四分之一波片，其被配置为使在第一方向和第二方向上扫描的光偏振，使得在第一方向和第二方向上扫描的光具有第二预定偏振。第一预定偏振可以垂直于第二预定偏振。四分之一波片能够设置在多通光学中继器与第二扫描镜之间的光路中，或者设置在第一扫描镜与多通光学中继器之间的光路中。另外，四分之一波片能够设置在多通光学中继器中。多通光学中继器能够包括4f中继器或反射式中继器。

7、作为另一示例，一种方法包括由第一扫描镜在第一方向上扫描激光。此外，方法能够包括由多通光学中继器将来自第一扫描镜的在第一方向上扫描的激光中继到第二扫描镜。附加地，方法可以包括由第二扫描镜在第二方向上扫描激光，并且通过多通光学中继器将在第一方向和第二方向上扫描的激光提供到波导的入耦合器。

8、在实施例中，方法还能够包括由光学引擎朝向第一扫描镜发射激光。此外，方法能够包括使由第一扫描镜接收的激光偏振，使得由第一扫描镜接收的激光具有第一预定偏振。附加地，方法能够包括由偏振分束器朝向多通光学中继器反射具有第一预定偏振的在第一方向上扫描的激光的至少一部分。此外，方法能够包括由四分之一波片使在第一方向和第二方向上扫描的激光偏振，使得在第一方向和第二方向上扫描的激光具有垂直于第一预定偏振的第二预定偏振。方法还能够包括由偏振分束器朝向入耦合器透射具有第二预定偏振的在第一方向和第二方向上扫描的激光的至少一部分。此外，方法能够包括由波导向光学组合器的透镜提供在第一方向和第二方向上扫描的光激光的至少一部分。

技术特征：

1.一种用于可穿戴平视显示器的光学扫描器，包括：

2.根据权利要求1所述的光学扫描器，进一步包括偏振分束器，所述偏振分束器被配置为朝向所述多通光学中继器反射具有第一预定偏振的光，并且被配置为朝向所述波导的所述入耦合器透射具有第二预定偏振的光。

3.根据权利要求1所述的光学扫描器，其中，在所述第一方向上扫描的所述光具有第一预定偏振。

4.根据权利要求3所述的光学扫描器，进一步包括四分之一波片，所述四分之一波片被配置为使在所述第一方向和所述第二方向上扫描的所述光偏振，使得在所述第一方向和所述第二方向上扫描的所述光具有第二预定偏振。

5.根据权利要求4所述的光学扫描器，其中，所述第一预定偏振垂直于所述第二预定偏振。

6.根据权利要求4所述的光学扫描器，其中，所述四分之一波片设置在所述多通光学中继器与所述第二扫描镜之间的光路中。

7.根据权利要求4所述的光学扫描器，其中，所述四分之一波片设置在所述第一扫描镜与所述多通光学中继器之间的光路中。

8.根据权利要求4所述的光学扫描器，其中，所述四分之一波片设置在所述多通光学中继器中。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的光学扫描器，其中，所述多通光学中继器包括折转镜，所述折转镜被配置为将来自所述多通光学中继器的第一透镜的光反射到所述多通光学中继器的第二透镜。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的光学扫描器，其中，所述多通光学中继器包括4f中继器。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的光学扫描器，其中，所述多通光学中继器包括反射式中继器。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的光学扫描器，其中，所述第一扫描镜包括被配置为在所述第一方向上振荡的第一微机电系统（mems）镜，并且所述第二扫描镜包括被配置为在所述第二方向上振荡的第二mems镜。

13.一种可穿戴平视显示器（whud），包括：

14.根据权利要求13所述的whud，进一步包括臂，所述臂被配置为承载所述光学引擎和所述光学扫描器。

15.根据权利要求13或14所述的whud，进一步包括偏振分束器，所述偏振分束器被配置为朝向所述多通光学中继器透射具有第一预定偏振的激光，并且被配置为朝向所述波导的所述入耦合器反射具有第二预定偏振的光。

16.根据权利要求13至15中任一项所述的whud，其中，在所述第一方向上扫描的所述激光具有第一预定偏振。

17.根据权利要求16所述的whud，进一步包括四分之一波片，所述四分之一波片被配置为使在所述第一方向和所述第二方向上扫描的所述光偏振，使得在所述第一方向和所述第二方向上扫描的所述光具有第二预定偏振。

18.根据权利要求17所述的whud，其中，所述第一预定偏振垂直于所述第二预定偏振。

19.根据权利要求17所述的whud，其中，所述四分之一波片设置在所述多通光学中继器与所述第二扫描镜之间的光路中。

20.根据权利要求17所述的whud，其中，所述四分之一波片设置在所述第一扫描镜与所述多通光学中继器之间的光路中。

21.根据权利要求17所述的whud，其中，所述四分之一波片设置在所述多通光学中继器中。

22.根据权利要求13至21中任一项所述的whud，其中，所述多通光学中继器包括4f中继器。

23.根据权利要求13至21中任一项所述的whud，其中，所述多通光学中继器包括反射式中继器。

24.一种方法，包括：

25.根据权利要求24所述的方法，进一步包括：

26.根据权利要求24或25所述的方法，进一步包括：

27.根据权利要求26所述的方法，进一步包括：

28.根据权利要求27所述的方法，进一步包括：

29.根据权利要求28所述的方法，进一步包括：

30.根据权利要求24至29中任一项所述的方法，进一步包括：

技术总结WHUD包括具有两个扫描镜和多通光学中继器的光学扫描器。第一扫描镜接收从光学引擎发射的表示一个或多个图像的光。第一扫描镜在第一方向上振荡，使得接收到的光在第一方向上被扫描，并且将在第一方向上扫描的光提供给多通光学中继器。多通光学中继器然后将光中继到第二扫描镜。第二扫描镜被配置为在第二方向上振荡，使得中继光在第一方向和第二方向两者上被扫描。然后，第二扫描镜将在第一方向和第二方向上扫描的光提供回多通光学中继器，该多通光学中继器将在第一方向和第二方向上扫描的光中继到波导的入耦合器。技术研发人员：丹尼尔·阿德玛,伊恩·安德鲁斯受保护的技术使用者：谷歌有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/6/2