[发明专利]波导型光学组件、近眼显示装置和图像投射方法

权利要求书

1.一种波导型光学组件，所述波导型光学组件包括：

光束生成器，配置成形成光锥分布的光束组；

波导，所述波导具有耦入面，用于将所述光束组中的光束耦合进入所述波导，耦合进入波导的光束在所述波导与空气的界面发生全反射；和

光束合成器，贴附在所述波导的一表面上，改变入射到其上的光束的传播方向，使其以不同角度离开所述波导继续传播，其中来源于同一光锥分布的光束组的光束离开所述波导后汇聚于一点，

其中所述波导型光学组件具有入瞳和出瞳，所述光锥的顶点为所述入瞳，来源于同一光锥分布的光束组的光束离开所述波导后所汇聚的所述一点为所述出瞳，

其中所述光束生成器包括光源和微机电系统，其中所述光源配置成可生成携带图像像素的颜色信息和/或亮度信息的光束；微机电系统配置成可对从所述光源出射的光束进行扫描，形成所述光锥分布的光束组，

所述微机电系统包括MEMS振镜，

波导型光学组件还包括MEMS振镜移动装置，所述MEMS振镜移动装置与所述MEMS振镜连接，并可使所述MEMS振镜在多个位置之间移动，每一个位置对应一个入瞳；在每一个位置时，经MEMS振镜扫描出的光锥分布的光束组中不同方向的光束经所述光束合成器在自由空间形成一个汇聚点，对应一个出瞳，

其中所述光束合成器包括衍射光学元件，被耦合进入所述波导中的光束在波导与空气的交界处发生全反射后，入射到所述衍射光学元件不同位置时均发生衍射，衍射光的传播方向改变并离开所述波导继续传播。

2.如权利要求1所述的波导型光学组件,其中所述光源为单色或者三色激光光源。

3.如权利要求1所述的波导型光学组件,其中所述光束生成器包括：

光源，其中所述光源为单色或三色的激光光源或LED光源或OLED光源；

DMD、LCOS、LCD中的一个或多个，配置成可载入图像，并根据所述图像，对所述光源照射到其上的光进行调制；

光阑或透镜，配置成接收所述调制的光以形成所述光锥分布的光束。

4.如权利要求1所述的波导型光学组件,其中所述光束生成器包括：

光源，其中所述光源为单色或三色的激光光源或LED光源或OLED光源；

透镜，配置成接收所述光源发出的发散光，并汇聚到所述光锥的顶点；

DMD、LCOS、LCD中的一个或多个，位于所述透镜和所述顶点之间，并配置成可载入图像，并根据所述图像，对经过透镜后的照射到其上的光进行调制。

5.根据权利要求2所述的波导型光学组件，其中所述光源是细光束光源，包括多个激光器、控制器和合束器，所述控制器与所述多个激光器耦合，并控制所述多个激光器发射出激光束，所述多个激光器的激光束入射到所述合束器，合成为在空间上传播路径重合的近平行性细光束。

6.根据权利要求5所述的波导型光学组件，其中所述合束器包括透镜组、以及分别与所述多个激光器的波长对应的光学薄膜分光片，其中所述透镜组配置成可调整所述激光器发出的激光束的发散角和/或直径，并投射到对应的光学薄膜分光片上，经过反射或透射形成所述在空间上传播路径重合的近平行性细光束，其中所述透镜组可包含液体透镜或液晶透镜，可通过外部电压控制调节透镜组的等效焦距，用于控制激光器发出的激光束的发散角和/或直径。

7.根据权利要求6所述的波导型光学组件，其中所述合束器还包括设置在所述透镜组与所述光学薄膜分光片之间的光阑、波片、偏振片、衰减片，所述合束器还包括与所述透镜组耦合的微电机，所述微电机可调节所述透镜组中透镜间的相对位置以调节从所述透镜组出射的光束的发散角和/或直径。

8.根据权利要求1所述的波导型光学组件，其中所述光束组中不同方向的光束携带不同图像像素的颜色信息和/或亮度信息。

9.根据权利要求1所述的波导型光学组件，其中所述耦入面设置在波导的凸出的耦入结构上，所述凸出的耦入结构与所述光束合成器所在的平面相交，相交的位置可用作定位，用于将所述光束合成器贴附在所述波导上。