[发明专利]光学组件、投影模组和增强现实设备

说明书

本申请提供了一种光学组件、包括该光学组件的投影模组，以及包括该投影模组的增强现实设备。该光学组件包括MEMS振镜，该光学组件通过零度入射设计或者使光线以聚拢状照射到MEMS振镜上，能够使得MEMS振镜的反射面的面积减小，从而减小MEMS振镜的体积。另外，该光学组件包括光学4f系统或者本身构成光学4f系统，能够使不同方向的光线能均能在该投影模组中的波导结构的耦入结构上的同一口径范围内形成出瞳，这样能够实现共同出瞳，有利于减小耦入结构的面积。

技术领域

本申请涉及增强现实技术领域，尤其涉及一种光学组件、包括该光学组件的投影模组，以及包括该投影模组的增强现实设备。

背景技术

增强现实(Augmented Reality，AR)设备内设有投影系统，投影系统用于将图像投影到人眼以形成视觉。投影系统可以包括激光器、微机电系统(micro electro mechanicalsystems，MEMS)振镜和波导结构。激光器能发射激光束，激光束被MEMS振镜反射后进入波导结构内传输，并从波导结构中射出，最终进入人眼以形成视觉。MEMS振镜能够在信号驱动下转动，以改变所反射的激光束的方向，进而使激光束能从波导结构的不同区域射出(该过程称为扫描)，实现动态画面显示。

传统AR设备的投影系统中，照射到MEMS振镜上的光束的口径较大，使得MEMS振镜需要较大的面积。这会加大MEMS振镜的设计及加工难度，也会导致AR设备的体积变大。

发明内容

本申请提供了一种光学组件、投影模组和增强现实设备，能够减小MEMS振镜的面积，实现AR设备的小型化。

第一方面，本申请提供了一种光学组件，包括所述光学组件包括第一光学元件、偏振分光膜、相位延迟片、微机电系统振镜和光学4f系统；所述第一光学元件具有元件反射面，所述元件反射面与第一方向形成第一夹角；所述偏振分光膜与所述元件反射面形成90°夹角；所述相位延迟片位于所述偏振分光膜与所述微机电系统振镜之间，所述相位延迟片的法线沿第二方向，所述第二方向与所述第一方向正交；所述微机电系统振镜与所述相位延迟片具有间隔，所述微机电系统振镜的反射面朝向所述相位延迟片；所述光学4f系统位于所述偏振分光膜远离所述第一光学元件的一侧，所述光学4f系统与所述偏振分光膜具有间隔，所述光学4f系统的中心线沿所述第一方向；所述光学组件用于处理光线；其中，光源发出的光线从所述元件反射面进入所述第一光学元件，并透过所述偏振分光膜，穿过所述相位延迟片，射到所述微机电系统振镜的反射面上；所述微机电系统振镜用于通过振动将光线反射到不同方向，不同方向的反射光线再次穿过所述相位延迟片后被所述偏振分光膜反射，并进入所述光学4f系统，所述光学4f系统用于将不同方向的光线进行汇聚。

本申请的方案中，第一光学元件可以是不设反射膜的棱镜、设有反射膜的棱镜，或者第一光学元件可以是反射镜。当第一光学元件是不设反射膜的棱镜时，第一光学元件的元件反射面即为该棱镜的一个反射面，该元件反射面能对光线进行全反射。当第一光学元件是设有反射膜的棱镜时，第一光学元件的元件反射面指的是反射膜的表面，该元件反射面能对光线进行反射。当第一光学元件是反射镜时，第一光学元件的元件反射面即为该反射镜的反射面，该元件反射面能对光线进行反射。MEMS振镜能够将平行光束扫描到不同方向，光学4f系统将不同方向的平行光束汇聚在波导结构上耦入结构上的同一出瞳位置。

本申请的方案能够使照射到MEMS振镜上的平行激光束的入射角为零，由此实现零度入射。零度入射设计有利于减小光束在MEMS振镜上的光斑口径，因而能够使得MEMS振镜的体积减小。另外，本申请的方案通过光学4f系统，能够将不同方向的平行光束汇聚在波导结构上耦入结构上的同一出瞳位置，实现不同方向的平行光束的共同出瞳，这能够减小耦入结构的面积。