一种光纤扫描器及近眼显示系统技术方案

本申请实施例公开了一种光纤扫描器及近眼显示系统，光纤扫描器至少包括：封装壳，以及封装于所述封装壳内的致动器、光纤及镜组，其中，光纤固定于致动器上，光纤一端超出致动器形成光纤悬臂，在致动器带动下，光纤在二维方向上扫动，光纤悬臂出光端的端面上设置有微纳光学结构，从光纤出射的光束经微纳光学结构后产生多级衍射光束，多级衍射光束所对应的总发散角大于光纤原始出光对应的发散角；镜组设置在光纤悬臂的出光光路上。采用了上述光纤扫描器的近眼显示系统中，由于进入波导的入瞳尺寸得到有效增加，使得出瞳扩展连续分布，从而可避免出瞳不连续导致人眼观看到的图像部分丢失。失。失。

Optical fiber scanner and near eye display system

【技术实现步骤摘要】
一种光纤扫描器及近眼显示系统


[0001]本申请涉及激光扫描显示
，具体涉及一种光纤扫描器及近眼显示系统。

技术介绍

[0002]现如今，增强现实(Augmented Reality，AR)等近眼显示技术已然成为显示行业的热点。
[0003]在上述近眼显示技术中，具体可由诸如数字微镜设备(Digital Micromirror Device，DMD)或光纤扫描器等具有扫描显示功能的器件实现。
[0004]但近眼显示系统通常存在出射光瞳(简称为：出瞳)较小导致人眼观看到的画面不连续的问题。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种光纤扫描器及近眼显示系统，用来解决在近眼显示中出瞳较小导致人眼观看到的画面不连续的问题。
[0006]本申请实施例提供一种光纤扫描器，包括：所述光纤扫描器至少包括：封装壳，以及封装于所述封装壳内的致动器、光纤及镜组，其中，
[0007]所述光纤固定于所述致动器上，光纤一端超出所述致动器形成光纤悬臂，在所述致动器带动下，所述光纤在二维方向上扫动，所述光纤悬臂出光端的端面上设置有微纳光学结构，从所述光纤出射的光束经所述微纳光学结构后产生多级衍射光束，所述多级衍射光束所对应的总发散角大于所述光纤原始出光对应的发散角；
[0008]所述镜组设置在所述光纤悬臂的出光光路上。
[0009]可选地，所述微纳光学结构包括阵列排布的光栅结构。
[0010]可选地，所述阵列排布的光栅结构的横截面为连续的三角锯齿形结构或的方形锯齿结构。
[0011]可选地，所述微纳光学结构包括多个至少两种不同高度、且离散分布的凸起单元。
[0012]可选地，所述凸起单元为方柱状、圆柱状或端面平直的柱状凸起。
[0013]可选地，所述微纳光学结构对从所述光纤出射的光束进行相位调制，使得调制后产生的多级衍射光束叠加形成一束光场分布均匀的光束。
[0014]可选地，所述微纳光学结构中所述凸起单元的高度种类的数量，与相位调制量的数量及所述光纤中传输的光束的波长种类的数量成指数关系。
[0015]可选地，封装于所述封装壳内的光纤包括包层及纤芯。
[0016]本申请实施例还提供一种近眼显示系统，包括上述方案中的光纤扫描器、及波导，从所述光纤扫描器输出的光束耦入所述波导中，经所述波导扩展后输出至人眼。
[0017]本申请实施例还提供另一种近眼显示系统，至少包括三个上述方案中的光纤扫描器，以及，三个相互堆叠的波导；其中，
[0018]三个所述光纤扫描器分别输出三种颜色的光束，并分别输入至三个所述波导中，
经三个所述波导扩展后进行视场拼接进入人眼。
[0019]采用本申请实施例中的技术方案可以实现以下技术效果：
[0020]通过在光纤扫描器中的扫描光纤端面上设置微纳光学结构，使得从扫描光纤中出射的光束经微纳光学结构后，可产生多级衍射光束，起到了增加扫描光纤NA的作用。同时，微纳光学结构经过相应的设计，一方面，可以有效扩瞳；另一方面，微纳光学结构可对从扫描光纤出射的光束进行相位调制，使得相位调制后所产生的多级衍射光束叠加成为一个大发散角度且光场分布均匀的光束，由于光场分布均匀，所以该光束对应的光斑也是均匀的，适于显示成像。
[0021]采用了上述光纤扫描器的近眼显示系统中，由于进入波导的入瞳尺寸得到有效增加，使得波导的出瞳扩展连续分布，从而可避免出瞳不连续导致人眼观看到的图像部分丢失。
附图说明
[0022]通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0023]图1a是本申请实施例提供的一种说明性扫描显示模组的示意图；
[0024]图1b是本申请实施例提供的一种说明性的光纤扫描器的示意图；
[0025]图2a是本申请实施例提供的一种说明性的波导的结构示意图；
[0026]图2b是本申请实施例提供的一种说明性的近眼显示系统的示意图；
[0027]图2c是本申请实施例提供的近眼显示系统中光束输入至波导时的入射光瞳示意图；
[0028]图3是本申请实施例提供的现有近眼显示系统中波导的出射光瞳的示意图；
[0029]图4是本申请实施例提供的第一种扫描光纤出光端面的结构示意图；
[0030]图5a是本申请实施例提供的第二种扫描光纤出光端面的结构示意图；
[0031]图5b～5d是本申请实施例提供的对应于不同波长光束的扫描光纤出光端面上微纳光学结构的分布示意图；
[0032]图6是本申请实施例提供的传输多种波长的扫描光纤出光端面上微纳光学结构的分布俯视图及局部结构放大图；
[0033]图7是本申请实施例提供的一种近眼显示系统的示意图；
[0034]图8是本申请实施例提供的另一种近眼显示系统的示意图；
[0035]图9是采用本申请实施例中的近眼显示系统后波导出瞳的分布示意图。
具体实施方式
[0036]下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关专利技术相关的部分。
[0037]扫描显示模组及近眼显示系统
[0038]如图1a所示，为本申请中的一种扫描显示模组，其中主要包括：
[0039]处理器10、激光器组11、光纤扫描器12、传输光纤13、光源调制电路14、扫描驱动电
路15及合束单元16。其中：
[0040]处理器10可以为图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)、中央处理器(Central Processing Unit，CPU)或者其它具有控制功能、图像处理功能的芯片或电路，这里并不进行具体限定。
[0041]工作时，处理器10可根据待显示的图像数据控制光源调制电路14对激光器组11进行调制，激光器组11中包含多个单色激光器，分别发出不同颜色的光束。从图1a中可见，激光器组中具体可采用红(Red，R)、绿(Green，G)、蓝(Blue，B)三色激光器。激光器组11中各激光器发出的光束经由合束单元16合束为一束激光并耦入至传输光纤13中。
[0042]处理器10还可控制扫描驱动电路15驱动光纤扫描器12进行扫动，从而将传输光纤13中传输的光束扫描输出。
[0043]由光纤扫描器12扫描输出的光束作用于介质表面上某一像素点位置，并在该像素点位置上形成光斑，便实现了对该像素点位置的扫描。在光纤扫描器12带动下，传输光纤13输出端按照一定扫描轨迹扫动，从而使得光束移动至对应的像素点位置进行扫描。实际扫描过程中，传输光纤13输出的光束将在每个像素点位置形成具有相应图像信息(如：颜色、灰度或亮度)的光斑。在一帧的时间里，光束以足够高的速度遍历每一像素点位置完成一帧图像的扫描，由于人眼观察事物存在“视本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤扫描器，其特征在于，所述光纤扫描器至少包括：封装壳，以及封装于所述封装壳内的致动器、光纤及镜组，其中：所述光纤固定于所述致动器上，光纤一端超出所述致动器形成光纤悬臂，在所述致动器带动下，所述光纤在二维方向上扫动，所述光纤悬臂出光端的端面上设置有微纳光学结构，从所述光纤出射的光束经所述微纳光学结构后产生多级衍射光束，所述多级衍射光束所对应的总发散角大于所述光纤原始出光对应的发散角；所述镜组设置在所述光纤悬臂的出光光路上。2.如权利要求1所述的光纤扫描器，其特征在于，所述微纳光学结构包括阵列排布的光栅结构。3.如权利要求2所述的光纤扫描器，其特征在于，所述阵列排布的光栅结构的横截面为连续的三角锯齿形结构或的方形锯齿结构。4.如权利要求1所述的光纤扫描器，其特征在于，所述微纳光学结构包括多个至少两种不同高度、且离散分布的凸起单元。5.如权利要求4所述的光纤扫描器，其特征在于，所述凸起单元为方柱状、圆柱状或端面平直的柱状凸...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ五一IntClG零二B二六一零，
申请(专利权)人：成都理想境界科技有限公司，
类型：发明
国别省市：