[发明专利]用于利用扩展光束近眼观看的可穿戴显示器

权利要求书

1.一种由观看者佩戴的光学装置，包括：

激光光源，其可激活以将调制光束导向扫描镜；

朝向扫描镜的调制光束路径中的物镜，

其中物镜和扫描镜为扫描的调制光束限定了弯曲的聚焦表面，其中弯曲的聚焦表面在扫描镜处具有聚焦表面曲率中心；

数值孔径(NA)扩展器，其具有扩展表面，所述扩展表面在位置和曲率上符合限定的弯曲聚焦表面，并且增加扫描的调制光束的NA，其中所述NA扩展器没有光焦度；和

瞳孔中继光学器件，其设置为将扫描镜处的入射瞳孔中继到观看者的眼睛透镜处的出射瞳孔，瞳孔中继光学器件限定入射瞳孔和出射瞳孔之间的光路，所述光路包括：

(i)曲面镜表面，其设置成透射从调制光束入射的光的基本一半，并且在出射瞳孔处具有第一曲率中心；和

(ii)第一偏振器，其设置在光路中以接收来自扫描镜的光，并且形成为将第一偏振的入射光反射向曲面镜表面，并且透射与第一偏振正交的第二偏振的入射光，其中由瞳孔中继光学器件限定的光路将调制光束两次引导到第一偏振器，并且其中第二次入射在第一偏振器上的调制光束被准直并且引导向出射瞳孔。

2.根据权利要求1所述的光学装置，还包括第二偏振器，其设置为物镜和扫描镜之间的聚焦光路中的分束器，并且相对于在物镜和扫描镜之间延伸的光轴以大约5度到30度之间的斜角定向。

3.根据权利要求1所述的光学装置，还包括偏振反射透镜，其在从物镜到扫描镜到数值孔径(NA)扩展器的路径中折叠调制光束的路径。

4.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述NA扩展器是小透镜阵列。

5.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述NA扩展器是漫射光学元件。

6.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述NA扩展器是全息光学元件。

7.根据权利要求1所述的光学装置，还包括沿着光路的一个或多个四分之一波片。

8.根据权利要求1所述的光学装置，还包括设置在所述NA扩展器和凹透镜表面之间的圆偏振器。

9.根据权利要求8所述的光学装置，其中所述圆偏振器具有圆柱形曲面。

10.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述瞳孔中继光学器件进一步将在所述NA扩展器处形成的图像中继到观看者的视网膜。

11.根据权利要求8所述的光学装置，其中所述NA扩展器保持圆偏振的入射光的偏振状态。

12.根据权利要求1所述的光学装置，还包括致动器，所述致动器配置为将振动或运动传递给所述NA扩展器，并保持所述NA扩展器表面与所述扫描镜的同心度。

13.根据权利要求1所述的光学装置，还包括一个或多个致动器，所述致动器配置为提供物镜和NA扩展器的同步移动，以提供用于投影图像中深度动画的激光束的多个焦距。