【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及用于虚拟视网膜显示器的光束扫描器系统。本公开还涉及包括这种光束扫描器系统的虚拟视网膜显示(virtual retinaldisplay；vrd)系统。本公开还涉及包括这种虚拟视网膜显示器的增强现实(ar)显示器，诸如ar眼镜或平视显示器。
技术介绍
1、使用透镜或反射镜的所有光学系统(例如光束扫描器和虚拟视网膜显示器)都会出现像差，该像差会导致光在空间上散开而不是准直或聚焦在完美点处。一般存在两类像差，即色差和几何像差(还称为单色像差)。由于用于折射和反射的透镜和/或反射镜的几何形状，所以在光学系统中产生几何像差。存在几种类型的几何像差，即：球差、彗差、像散、场曲和图像畸变，这些统称为赛德尔(seidel)像差，并且在诸如光束扫描器和/或虚拟视网膜显示器等离轴系统中，这些像差趋向于在图像的边缘处占主导地位。以球差为例，例如图1a所示，边缘光线(即非近轴光线)可以具有的焦距与近轴光线的焦距不同(更长或更短)。在光束扫描器和虚拟视网膜显示器的背景下，构成图像的各个光线和整个图像视场上都会发生几何像差，并且对于非近轴或离轴光线而言特别明显。
2、ar显示系统可以使用全息光学元件(holographic optical element；hoe)以将光从光束扫描器或虚拟视网膜显示器引导至使用者的眼睛。然而，已知的是，hoe具有严重的非对称性，即hoe将系统光轴上的光束反射为偏离光轴。例如图1a所示，在ar显示系统中，已知离轴光束的几何像差会增加。
3、例如图1b所示，为了克服几何像差的问题，还已知使用诸如
4、因此，需要在不过度增加不期望衍射效应的情况下，减小光束扫描投影系统(诸如vrd)中的不期望几何像差。还需要在不会过度增加这种光束扫描系统的尺寸和重量的情况下以较低成本的方式解决此种问题，这通常依赖于反射面积(例如1至1.5mm2)与光束光斑尺寸基本相同的微扫描镜。在需要能够安装在ar眼镜框架上的小尺寸部件的ar应用中，此种尺寸和重量问题特别重要。
5、此外，在利用离轴全息光学元件的虚拟视网膜显示系统的领域中，如何在不过度增加衍射效应的情况下而使几何像差最小化之间取得平衡特别重要。
技术实现思路
1、考虑到上述问题，本公开提供了一种用于虚拟视网膜显示器的光束扫描器系统，该光束扫描器系统包括：光学挡板；以及微扫描镜；其中，微扫描镜位于光源的光轴上，并且配置和布置成绕旋转轴线旋转，以在第一角度位置和第二角度位置之间对光束进行反射扫描；并且其中，光学挡板相对于微扫描镜定位，以在微扫描镜在第一角度位置和第二角度位置之间移动时使光束发生可控渐晕。
2、光学挡板可以相对于微扫描镜定位，以当微扫描镜处于第一角度位置时部分遮挡光束，并且当微扫描镜处于第二角度位置时完全透射光束。
3、微扫描镜还可以配置和布置成扫描第一角度位置和第二角度位置之间的中间角度位置。中间角度位置可以部分遮挡光束，并且可以根据微扫描镜的角度位置来确定光束遮挡量。
4、光学挡板可以相对于微扫描镜定位，以在微扫描镜处于第一角度位置时使光束发生可控渐晕，并且其中，随着微扫描镜从第一角度位置扫描至第一和第二角度位置之间的中间角度位置，光束渐晕量减小。光学挡板可以定位成提供光瞳渐晕(pupil vignetting)。
5、光学挡板可以包括第一远端和第二远端，并且该第一远端包括纵向边缘。纵向边缘可以为直线的或非直线的。纵向边缘可以包括斜边缘轮廓，其中，该斜边缘轮廓是刀形边缘轮廓。光学挡板可以涂覆有抗反射材料，该抗反射材料可以是光学吸收材料。
6、光学挡板可以相对于微扫描镜布置成使得当微扫描镜在第一角度位置和第二角度位置之间扫描时，会遮挡光束的0％至80％。
7、光学挡板可以限定光阑，并且该光阑可以相对于微扫描镜为非对称的。
8、光束扫描器可以包括多个所述光学挡板，该多个所述光学挡板布置成跨越第一角度位置和第二角度位置之间的平面。
9、光束扫描器还可以包括壳体，微扫描镜可旋转固定至该壳体，该壳体可以包括光阑，并且光学挡板布置在光阑的一侧处以限定光阑宽度。
10、还提供了一种虚拟视网膜显示投影器，该虚拟视网膜显示投影器包括根据实施例的光束扫描器系统和光源。光源可以是rgb二极管激光器或led阵列，并且所述微扫描镜可以是微机电(mems)扫描镜。
11、本公开还提供了一种增强现实显示系统，该增强现实显示系统包括：根据实施例的虚拟视网膜显示投影器，其中，该虚拟视网膜显示投影器配置和布置成将光束引导至全息光学元件。增强现实显示系统还可以包括一副智能眼镜，其中，全息光学元件与智能眼镜的一个或多个透镜组合。
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1.一种光束扫描器系统，所述光束扫描器系统用于虚拟视网膜显示器，所述光束扫描器系统包括：光学挡板；以及微扫描镜；
2.根据权利要求1所述的光束扫描器，其中，所述光学挡板相对于所述微扫描镜定位，以当所述微扫描镜处于第一角度位置时部分遮挡所述光束，并且当所述微扫描镜处于第二角度位置时完全透射所述光束。
3.根据权利要求1或2所述的光束扫描器系统，其中，所述微扫描镜还配置和布置成扫描所述第一角度位置和所述第二角度位置之间的中间角度位置。
4.根据权利要求3所述的光束扫描器系统，其中，所述中间角度位置部分遮挡所述光束，并且根据所述微扫描镜的所述角度位置来确定所述光束的遮挡比例。
5.根据权利要求2所述的光束扫描器系统，其中，随着所述微扫描镜从所述第一角度位置扫描至所述第一角度位置和所述第二角度位置之间的中间角度位置，渐晕量发生变化。
6.根据权利要求1至5中任意一项或多项所述的光束扫描器系统，其中，所述光学挡板包括第一远端和第二远端，并且所述第一远端包括纵向边缘。
7.根据权利要求6所述的光束扫描器系统，其中，所述纵
8.根据权利要求6所述的光束扫描器系统，其中，所述纵向边缘为非直线的。
9.根据权利要求6所述的光束扫描器系统，其中，所述纵向边缘包括斜边缘轮廓，其中，所述斜边缘轮廓是刀形边缘轮廓。
10.根据权利要求1至9中所述的光束扫描器系统，其中，所述光学挡板涂覆有抗反射材料，所述抗反射涂层是光学吸收材料。
11.根据前述权利要求中任意一项或多项所述的光束扫描器系统，其中，所述光学挡板相对于所述微扫描镜布置成使得当所述微扫描镜在所述第一角度位置和所述第二角度位置之间扫描时，遮挡所述光束的0％至80％。
12.根据前述权利要求中任意一项或多项所述的光束扫描器系统，其中，所述光学挡板限定光阑，并且所述光阑为非对称的。
13.根据前述权利要求中任意一项或多项所述的光束扫描器系统，所述光束扫描器包括多个所述光学挡板，所述多个所述光学挡板布置成跨越所述第一角度位置和所述第二角度位置之间的平面。
14.根据前述权利要求中任意一项或多项所述的光束扫描器系统，所述光束扫描器还包括壳体，所述微扫描镜可旋转固定至所述壳体，其中，所述壳体包括光阑，并且所述光学挡板布置在所述光阑的一侧处以限定光阑宽度。
15.一种虚拟视网膜显示投影器系统，所述虚拟视网膜显示投影器系统包括根据前述权利要求中任意一项或多项所述的光束扫描器系统和光源。
16.根据权利要求14所述的虚拟视网膜显示投影器，其中，所述光源是RGB二极管激光器或LED阵列，并且所述微扫描镜是微机电(MEMS)扫描镜。
17.一种增强现实显示系统，所述增强现实显示系统包括：根据权利要求15至16所述的虚拟视网膜显示投影器，其中，所述虚拟视网膜显示投影器配置和布置成将所述光束引导至全息光学元件(HOE)。
18.根据权利要求17所述的增强现实显示系统，还包括一副智能眼镜，其中，所述全息光学元件与所述智能眼镜的一个或多个透镜组合。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种光束扫描器系统，所述光束扫描器系统用于虚拟视网膜显示器，所述光束扫描器系统包括：光学挡板；以及微扫描镜；
2.根据权利要求1所述的光束扫描器，其中，所述光学挡板相对于所述微扫描镜定位，以当所述微扫描镜处于第一角度位置时部分遮挡所述光束，并且当所述微扫描镜处于第二角度位置时完全透射所述光束。
3.根据权利要求1或2所述的光束扫描器系统，其中，所述微扫描镜还配置和布置成扫描所述第一角度位置和所述第二角度位置之间的中间角度位置。
4.根据权利要求3所述的光束扫描器系统，其中，所述中间角度位置部分遮挡所述光束，并且根据所述微扫描镜的所述角度位置来确定所述光束的遮挡比例。
5.根据权利要求2所述的光束扫描器系统，其中，随着所述微扫描镜从所述第一角度位置扫描至所述第一角度位置和所述第二角度位置之间的中间角度位置，渐晕量发生变化。
6.根据权利要求1至5中任意一项或多项所述的光束扫描器系统，其中，所述光学挡板包括第一远端和第二远端，并且所述第一远端包括纵向边缘。
7.根据权利要求6所述的光束扫描器系统，其中，所述纵向边缘为直线的。
8.根据权利要求6所述的光束扫描器系统，其中，所述纵向边缘为非直线的。
9.根据权利要求6所述的光束扫描器系统，其中，所述纵向边缘包括斜边缘轮廓，其中，所述斜边缘轮廓是刀形边缘轮廓。
10.根据权利要求1至9中所述的光束扫描器系统，其中，所述光学挡板涂覆有抗反射材料，所述抗反射涂层是光学吸收材料。
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