用于近眼显示器的图像投影仪的制作方法

本技术涉及显示器，并且特别地涉及用于头戴式显示器和增强现实系统的图像投影仪。

背景技术：

1、适于用于头戴式显示器的图像投影仪的一个子类别采用一个或更多个激光束，所述一个或更多个激光束通常通过使用快速扫描镜以扫描模式来扫描，该快速扫描镜同时同步改变射束强度以生成图像。图像被聚焦至图像平面，并且然后被准直光学器件准直以在投影仪输出光学孔径处生成输出图像。为了用图像填充输出孔径，将诸如微透镜阵列的射束扩展器(或数值孔径扩展器)部署在图像平面处。

2、当将激光投影仪耦合到波导中时，优选地满足以下条件：

3、1.扫描镜的平面应当成像到输出光学孔径上，该输出光学孔径对应于用于将图像传送至用户的眼睛前面的波导的入口。

4、2.微透镜阵列或漫射器(此处为mla)应当在焦平面处引入，以扩展光束以填充出射孔径(波导的入口)。

5、保持激光束聚焦同时保留临时焦平面和mla的完全覆盖对于保持跨投影图像的高质量图像是重要的。因此，在mla之前和之后与光学器件的场曲率交叠是重要的。在与本实用新型共同转让的pct公布wo 2021/053661a1中公开了激光扫描图像投影仪的各种特征。

6、与反射透镜组合的偏振分束器(pbs)在本领域中是已知的，其导致凸场曲率。此外，扫描聚焦激光束也生成凸场曲率。然而，将pbs与会聚激光束组合往往具有大的物理尺寸，这在近眼显示器应用中是不利的。

技术实现思路

1、本实用新型是用于头戴式显示器和增强现实系统的图像投影仪。

2、根据本实用新型的实施方式的教导，提供了一种用于经由输出光学孔径投射准直图像的投影仪，该投影仪包括：(a)扫描照明子系统，其包括：(i)光源，该光源生成至少一个光束，(ii)扫描装置，其被部署成在至少一个维度上以角扫描运动来使至少一个光束偏转，以及(iii)调制器，其与光源和扫描装置相关联，并且被部署成与角扫描运动同步地调制至少一个光束的亮度；(b)反射会聚光学器件，其包括至少一个反射会聚透镜，反射会聚光学器件被部署成聚焦至少一个扫描的光束以形成真实图像，反射会聚光学器件具有凸场曲率以在非平面焦表面处形成真实图像；(c)透射式射束扩展配置，其被部署成基本上符合非平面焦表面；以及(d)折射光学装置，其包括至少一个折射透镜，折射光学装置被部署成对来自透射式射束扩展配置的光进行准直，以作为准直图像从输出光学孔径出现，折射光学装置具有凹场曲率。

3、根据本实用新型的另一特征，光源包括用于生成入射在扫描装置上的准直射束的准直透镜和激光器。

4、根据本实用新型的另一特征，扫描装置是用于生成绕两个轴的角扫描运动的二维扫描装置。

5、根据本实用新型的另一特征，还设置了分束器表面，该分束器表面被部署成限定从扫描装置到焦表面的光路，在该光路中，至少一个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、根据本实用新型的另一特征，分束器表面是偏振分束器，并且其中，四分之一波片与反射会聚光学器件相关联。

7、根据本实用新型的另一特征，分束器表面是非偏振的部分反射分束器。

8、根据本实用新型的另一特征，分束器表面包括在透明棱镜内，并且其中，反射会聚光学器件与透明棱镜的表面相关联。

9、根据本实用新型的另一特征，透射式射束扩展配置实现为微透镜阵列。

10、根据本实用新型的另一特征，反射会聚光学器件和折射光学装置被配置成使得反射会聚光学器件的凸场曲率与折射光学装置的凹场曲率基本上一致。

11、根据本实用新型的另一特征，反射会聚光学器件和折射光学装置被配置成使得扫描装置在输出光学孔径处成像。

技术特征：

1.一种用于经由输出光学孔径投射准直图像的投影仪，其特征在于，所述投影仪包括：

2.根据权利要求1所述的投影仪，其特征在于，所述光源包括用于生成入射在所述扫描装置上的准直射束的准直透镜和激光器。

3.根据权利要求1所述的投影仪，其特征在于，所述扫描装置是用于生成绕两个轴的角扫描运动的二维扫描装置。

4.根据权利要求1所述的投影仪，其特征在于，还包括分束器表面，所述分束器表面被部署成限定从所述扫描装置到所述焦表面的光路，在所述光路中，至少一个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.根据权利要求4所述的投影仪，其特征在于，所述分束器表面是偏振分束器，并且其中，四分之一波片与所述反射会聚光学器件相关联。

6.根据权利要求4所述的投影仪，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.根据权利要求4所述的投影仪，其特征在于，所述分束器表面包括在透明棱镜内，并且其中，所述反射会聚光学器件与所述透明棱镜的表面相关联。

8.根据权利要求1所述的投影仪，其特征在于，所述透射式射束扩展配置实现为微透镜阵列。

9.根据权利要求1所述的投影仪，其特征在于，所述反射会聚光学器件和所述折射光学装置被配置成使得所述反射会聚光学器件的所述凸场曲率与所述折射光学装置的所述凹场曲率基本上一致。

10.根据权利要求1所述的投影仪，其特征在于，所述反射会聚光学器件和所述折射光学装置被配置成使所述扫描装置在所述输出光学孔径处成像。

技术总结一种投影仪(200)具有：扫描照明子系统；反射会聚光学器件(18)，其聚焦扫描的光束来以凸场曲率在非平面焦表面处形成真实图像；透射式射束扩展配置(20)，其符合非平面焦表面；以及折射光学装置(22)，其对来自透射式射束扩展配置的光进行准直，以作为准直图像从输出光学孔径(24)出现。折射光学装置具有凹场曲率，该凹场曲率至少部分地与反射会聚光学器件的凸场曲率抵消。技术研发人员：耶谢·丹齐格受保护的技术使用者：鲁姆斯有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/19