虚像生成器制造技术

本文公开了与虚像投影系统相关的系统和技术。在一些示例中，所述系统可以包括扫描反射镜装置，用于接收光束并且将光束反射到投影表面；和动态光学透镜，用于将光束聚焦在焦平面处，使得从投影表面反射的光束被准直或发散，使得投影图像被感知为虚像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】虚像生成器相关申请本申请要求2014年11月20日提交的题为“VirtualImageGenerater（虚像生成器）”的美国临时申请序列号62/082,575的权益，该申请通过引用以其整体并入本文。
本文的实施例通常涉及光学系统，并且特别地涉及用于生成虚像的扫描反射镜系统。
技术介绍
各种图像投影系统可以投影实像。更具体地，投影系统可以将图像投影到显示表面上以供直接观看。相反，各种图像投影系统可以投影虚像。虚像是当来自要被成像的对象上的点的传出光线不聚合时形成的图像。这样，虚像中的对象可能看起来位于光线的表观发散点处。然而，当对象位置看起来与发散点对齐时，变化图像的深度（例如，对象位置）可能是困难的。附图说明图1A-1B图示了根据本公开的至少第一示例的光学系统的框图。图2图示了根据本公开的至少第二示例的光学系统的框图。图3图示了根据本公开的至少第三示例的光学系统的框图。图4图示了根据本公开的至少第四示例的光学系统的框图。图5图示了根据本公开的至少第五示例的光学系统的框图。图6图示了描绘根据本公开的示例布置的光学系统的动态透镜的位移与时间之间的关系的曲线图。图7图示了根据本公开的至少第六示例的光学系统的框图。图8图示了根据本公开的至少第七示例的光学系统的框图。图9图示了根据本公开的至少第八示例的光学系统的框图。图10图示了根据本公开的至少第九示例的光学系统的框图。图11图示了描绘根据本公开的示例布置的光学系统的动态透镜的焦距与时间之间的关系的曲线图。图12图示了包括根据本公开的光学系统的第一示例性可穿戴设备的框图。图13-16图示了根据本公开的示例布置的图12的可穿戴设备的部分的框图。图17图示了包括根据本公开的光学系统的第二示例性可穿戴设备的框图。图18图示了根据本公开的至少第九示例的光学系统的框图。图19图示了根据实施例的逻辑流程。图20图示了根据实施例的计算机可读介质。图21图示了根据实施例的设备。具体实施方式本文描述的各种实施例通常针对光学投影系统，所述光学投影系统包括动态透镜以调节针对虚像的虚拟投影表面的位置以改变对到投影图像的深度的感知。现在参考附图，其中相同的附图标记始终用于表示相同的元件。在下面的描述中，为了解释的目的，阐述了许多具体细节以便提供其全面理解。然而，可能明显的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践新颖的实施例。在其他实例中，以框图形式示出已知的结构和设备，以便促进其描述。意图是提供一种全面描述，使得充分描述在权利要求的范围内的所有修改、等同物和替代。此外，可以参考诸如“a”、“b”、“c”等变量，其用于表示可以实现多于一个组件的组件。重要的是要注意，不一定需要多个组件，并且此外，在实现多个组件的情况下，它们不需要是相同的。替代地，为了呈现的方便和清楚，进行使用变量来引用图中的组件。图1A-1B图示了根据本公开的示例的光学系统101的框图。特别地，图1A描绘了轴上视图，而图1B描绘了离轴（例如，透视等）视图。通常，光学系统101可以投影实像，并且可以提供要诸如例如在像素级被局部控制的投影图像的亮度。特别地，反射光束（和投影图像）可以具有局部亮度调节和/或在非照明和照明像素之间的对比度水平的控制。换句话说，光学系统101可以规定仅在需要投影图像的情况下发送光。这样，投影图像可以被感知为虚像。特别地，光学系统101可以投影实像，并且可以扫描和聚焦实像以提供要被感知为虚像的投影的实像。光学系统101将图像投影到表面102上，该表面102在该示例中与投影系统101的主光线103（例如，子午光线等）强烈不垂直。在一些示例的情况下，表面102可以是反射性的，使得图像可以被投影在观看者的眼睛的视网膜上，使得观看者可以将投影的实像感知为虚像。本文中术语“投影表面”用于指代从光源发射的光被朝向其投影并且来自其的光向前行进到视点从而使虚像成为可见的任何物理表面。例如，表面可以是透明或部分透明的主体，诸如眼镜镜片。重要的是要注意；该术语不是在狭义上使用或被限制为光被投影到其上以便使实像成为可见的物理表面。在投影表面强烈不垂直于图像的主光线103（诸如例如表面102）的情况下，投影仪应当能够将图像的像素聚焦在与投影系统101不同的距离处。要注意，例如基于矩阵的投影仪（诸如数字光处理（DLP）、硅上液晶（LCOS）、有机发光二极管（OLED）等）的大尺寸近程投影仪需要高质量、大而昂贵的离轴投影透镜，以便于在与投影图像的主光线强烈不垂直的投影表面上显示清晰的图像。还可以被称为光投影系统的光学系统101包括配置为发射光束109的光源105，该光束109跨表面102进行扫描以将图像投影到表面102上。特别地，光源105从光源发射表面119发射光。光被透射通过可变位置透镜123，可变位置透镜123也称为动态透镜或可移动透镜。透镜123可以位于光源105和扫描反射镜系统115之间。可以如下面更详细地描述的那样调节可变位置透镜123，以对源105发射的光进行聚焦。光被透射通过透镜123并且入射在扫描反射镜115上。在一些示例中，扫描反射镜系统115可以是MEMS扫描反射镜。在一些示例的情况下，包括反射镜的光学系统101被配置为执行光栅扫描操作或Lissajou（利萨如）扫描操作。特别地，反射镜系统115可以旋转以在轴111和轴113的方向上跨表面102（例如，在点121和125之间等）扫描光束109，以形成图像或将图像投影到表面102上。通常，透镜123将光束109聚焦在虚焦面（例如，参见图13-16）处或在投影表面102处，从而在点121和/或点125处产生像素。在图像生成过程期间，扫描反射镜系统115在投影表面102上的若干位置中扫描光束109，以将整个图像反射在表面102上（例如，在点121和125之间等）。如可见，在点121和扫描反射镜系统115之间的距离与在点125和扫描反射镜系统115之间的距离不同，这是因为投影表面102与主光线103大体上非正交。在一些示例的情况下，在扫描反射镜115和焦面102之间的距离在3mm和300mm之间。在一些示例中，光源105可以是激光器、超发光二极管（SLED）、微型LED、谐振腔发光二极管（RCLED）、垂直腔表面发射激光器（VCSEL）光源等。在一些示例中，光源105可以是单个光源，或者可以是多个光源。在一些示例中，在提供多个光源的情况下，可以提供光学耦合设备。例如，可以提供光束组合器和/或双色板。特别地，扫描反射镜系统115可以包括被布置成绕两个相互正交的轴旋转的反射镜和可移动板。在一些示例中，反射镜可以绕一个轴旋转。在一些示例中，系统115可以包括两个反射镜，其中每个反射镜绕一个轴旋转。特别地，每个反射镜可以绕相互正交的轴旋转。在一些示例的情况下，反射镜系统115可以在水平方向上（例如，在轴111的方向等）以每行1kHz至80kHz的速度扫描光束109。在一些示例中，反射镜系统115可以在垂直方向上（例如，在轴113的方向上等）以每行lHz至200Hz的速度扫描光束109。因此，可以通过例如从投影表面102的顶部到底部逐行地光栅扫描整个图像的像素来生成图像。此后，反射镜115返回到原始位置。该时段被称为回扫（flyback）时段，其中，在回本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括：扫描反射镜，用于接收光束并且反射所接收的光束；动态光学透镜，用于将所反射的光束聚焦在焦平面处以投影虚像；以及控制器，其可操作地耦合到动态光学透镜，所述控制器要向动态光学透镜发送控制信号以使动态光学透镜在虚像的投影期间进行调节。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.20 US 62/0825751.一种装置，包括：扫描反射镜，用于接收光束并且反射所接收的光束；动态光学透镜，用于将所反射的光束聚焦在焦平面处以投影虚像；以及控制器，其可操作地耦合到动态光学透镜，所述控制器要向动态光学透镜发送控制信号以使动态光学透镜在虚像的投影期间进行调节。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述动态光学透镜是可变位置透镜，所述控制器要向可变位置透镜发送控制信号以使可变位置透镜相对于扫描反射镜改变位置。3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述动态光学透镜是可变焦距透镜，所述控制器要向可变焦距透镜发送控制信号以使可变焦距透镜改变焦距。4.根据权利要求1所述的装置，所述扫描反射镜可绕第一轴和不同于第一轴的第二轴旋转。5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中，所述焦平面是虚焦面。6.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中，所述焦平面包括投影表面。7.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中，所述焦平面是平面、球面、非球面或多项式的。8.一种用于投影图像的系统，包括：光源，用于发射光束；扫描反射镜，用于接收光束并且反射所接收的光束；动态光学透镜，用于将所反射的光束聚焦在焦平面处以投影虚像；以及控制器，其可操作地耦合到动态光学透镜，所述控制器要向动态光学透镜发送控制信号以使动态光学透镜在虚像的投影期间进行调节。9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述动态光学透镜是可变位置透镜，所述控制器要向可变位置透镜发送控制信号以使可变位置透镜相对于扫描反射镜改变位置。10.根据权利要求8所述的系统，其中，所述动态光学透镜是可变焦距透镜，所述控制器要向可变焦距透镜发送控制信号以使可变焦距透镜改变焦距。11.根据权利要求8所述的系统，所述扫描反射镜可绕第一轴和不同于第一轴的第二轴旋转。12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述扫描反射镜绕第一轴比绕第二轴更缓慢地振荡，所述控制器要使第一轴沿着a取向，其中，投影图像具有在扫描反射镜和焦平面之间的距离中的最大变化。13.根据权利要求11所述的系统，其中，所述投影表面包括全息图，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：L基尔赫尔，N阿贝勒，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国,US