用于MEMS扫描系统的反射光瞳中继光学器件的制作方法

用于mems扫描系统的反射光瞳中继光学器件
技术领域
1.本公开涉及用于激光扫描投影仪的光学领域。


背景技术：

2.激光扫描投影仪是一种小型便携式电子设备。激光扫描投影仪通常与诸如智能眼镜、智能手机、平板电脑、笔记本电脑和头戴式设备的用户设备配对或集成在其中，并用于将图像投影到投影表面(诸如墙壁、全息表面或虚拟或增强现实眼镜的内部显示表面)上。激光扫描投影仪也用于深度传感相机和光检测和测距(lidar)系统。
3.在激光扫描投影仪用于投影图像的背景下，这种激光扫描投影仪通常包括投影子系统和光学模块。配对的用户设备向投影子系统提供图像流(例如，视频流)。投影子系统适当地驱动光学模块以将图像流投影到投影表面上以供观看。
4.在激光扫描投影仪用于深度感测相机和激光雷达系统的背景下，投影子系统适当地驱动光学模块以在场景处投影光脉冲，该光脉冲从场景中的对象反射。通过测量发射的激光脉冲的发射与检测该激光脉冲的已经从对象反射并被检测器检测到的光子之间的时间，确定发射的激光脉冲的飞行时间。给定该飞行时间并了解激光脉冲的发射方向，可以形成并利用场景中对象的三维地图。
5.典型的光学模块由激光源和一个或多个微机电系统(mems)反射镜组成，该微机电系统(mems)反射镜以投影图案跨投影表面扫描由激光源产生的激光束。投影子系统控制激光源的驱动和一个或多个mems反射镜的运动的驱动，并且通过根据激光束在投影表面上的位置调制激光束，同时以投影图案扫描激光束，显示图像流，或者光脉冲适合指向场景。
6.增强现实系统通过允许来自用户周围的环境光以及将显示附加视觉信息的光导向用户的眼睛来发挥作用。波导可以用于以用户可见的方式实现环境光和附加视觉信息的这种混合。例如，波导可以接收来自用户周围的环境光，并且可以通过使用激光扫描投影仪在其上显示附加信息。通过波导显示给用户的视觉信息的视野与由激光扫描投影仪引导到波导上的光的光瞳尺寸相关。通常，引导到波导上的光的光瞳尺寸越大，波导越有效，并且由波导提供的性能越好。
7.因此，期望进一步开发成为用于生成具有更大光瞳尺寸的光的光学模块。


技术实现要素：

8.本文公开了一种光学系统，包括光学模块、衍射波导和控制电路装置。该光学模块包括：rgb激光源，被配置为生成组合的rgb激光束；快轴反射镜，其沿着第一路径布置以接收组合的rgb激光束并且可驱动以沿着快轴扫描组合的rgb激光束；三个光学表面放大反射镜，当沿着快轴扫描组合的rgb激光束时接收组合的rgb激光束并放大组合的rgb激光束的直径；慢轴反射镜，接收放大后的组合的rgb激光束并可驱动以沿着慢轴扫描组合的rgb激光束；以及offner反射镜中继，当沿着慢轴扫描组合的rgb激光束时接收组合的rgb激光束并沿着第二路径朝向光学模块的出射孔径反射组合的rgb激光束。衍射波导具有限定在其
中的输入衍射光栅并且被定位为使得组合的rgb激光束从光学模块的出射孔径进入输入衍射光栅，衍射波导具有被定位为邻近用户的眼睛的输出衍射光栅。控制电路装置被配置为根据输入图像数据调制rgb激光源，使得当组合的rgb激光束沿着快轴和慢轴被扫描时，由输入图像数据表示的图像对用户的眼睛是可见的。
9.第一折叠式反射镜可以被配置为接收来自rgb激光源的组合的rgb激光束并沿着第一路径反射组合的rgb激光束。
10.第二折叠式反射镜可以沿着第二期望路径布置并接收组合的rgb激光束，以朝向光学模块的出射孔径反射组合的rgb激光束。
11.三个光学表面放大反射镜可以是：第一凹面镜，当组合的rgb激光束沿着快轴被扫描时接收组合的rgb激光束并沿着第一内部路径反射组合的rgb激光束；第一凸面镜，沿着第一内部路径布置以接收组合的rgb激光束并沿着第二内部路径反射组合的rgb激光束；以及第二凹面镜，沿着第二内部路径布置以接收组合的rgb激光束并朝向慢轴反射镜反射组合的rgb激光束。第一凹面镜、第一凸面镜和第二凹面镜可以协作以放大组合的rgb激光束的直径。
12.offner反射镜中继可以包括：球面凹面镜，当组合的rgb激光束沿着慢轴被扫描时接收组合的rgb激光束并沿着第三内部路径反射组合的rgb激光束，以及球面凸面镜，沿着第三内部路径布置以接收组合的rgb激光束并沿着不同于第三内部路径的第四内部路径将组合的rgb激光束反射回球面凹面镜。球面凹面镜可以朝向光学模块的出射孔径反射沿着第四内部路径接收的组合的rgb激光束。
13.快轴反射镜可以是第一微机电系统(mems)微反射镜，该第一微机电系统(mems)微反射镜被配置为以谐振驱动以沿着快轴扫描组合的rgb激光束。
14.慢轴反射镜可以是第二mems微反射镜，该第二mems微反射镜被配置为可线性驱动以沿着慢轴扫描组合的rgb激光束。
15.本文还公开了一种光学模块，包括：快轴反射镜，沿着第一路径布置以接收组合的rgb激光束并可驱动以沿着快轴扫描组合的rgb激光束；以及三个光学表面放大反射镜，当沿着快轴扫描组合的rgb激光束时接收组合的rgb激光束。该三个光学表面放大反射镜包括：第一凹面镜，当组合的rgb激光束沿着快轴被扫描时接收组合的rgb激光束并沿着第一内部路径反射组合的rgb激光束；第一凸面镜，沿着第一内部路径布置以接收组合的rgb激光束并沿着第二内部路径反射组合的rgb激光束；以及第二凹面镜，沿着第二内部路径布置以接收组合的rgb激光束并朝向慢轴反射镜反射组合的rgb激光束。第一凹面镜、第一凸面镜和第二凹面镜协作以放大组合的rgb激光束的直径。慢轴反射镜接收放大后的组合的rgb激光束，慢轴反射镜可驱动以沿着慢轴扫描组合的rgb激光束。当组合的rgb激光束沿着慢轴被扫描时，offner反射镜中继接收组合的rgb激光束，并沿着第二路径朝向光学模块的出射孔径反射组合的rgb激光束。
16.offner反射镜中继可以由球面凹面镜和球面凸面镜形成，当组合的rgb激光束沿着慢轴被扫描时，球面凹面镜接收组合的rgb激光束并沿着第三内部路径反射组合的rgb激光束，球面凸面镜沿着第三内部路径布置以接收组合的rgb激光束，球面凸面镜沿着不同于第三内部路径的第四内部路径将组合的rgb激光束反射回球面凹面镜。球面凹面镜可以朝向光学模块的出射孔径反射沿着第四内部路径接收的组合的rgb激光束。
17.rgb激光源可以被配置为生成组合的rgb激光束。
18.第一折叠式反射镜可以被配置为接收来自rgb激光源的组合的rgb激光束并沿着第一路径反射组合的rgb激光束。
19.第二折叠式反射镜可以沿着第二期望路径布置并接收组合的rgb激光束以朝向光学模块的出射孔径反射组合的rgb激光束。
20.快轴反射镜可以是第一微机电系统(mems)微反射镜，该第一微机电系统(mems)微反射镜被配置为在谐振下能驱动以沿着快轴扫描组合的rgb激光束，并且慢轴反射镜可以是第二mems微反射镜，该第二mems微反射镜被配置为可线性驱动以沿着慢轴扫描组合的rgb激光束。
21.本文还公开了一种光学模块，包括：rgb激光源，被配置为生成组合的rgb激光束；第一折叠式反射镜，被配置为接收来自rgb激光源的组合的rgb激光束并沿着第一路径反射组合的rgb激光束；快轴微机电系统(mems)反射镜，其沿着第一路径布置以接收组合的rgb激光束并且可驱动以沿着快轴扫描组合的rgb激光束；三个光学表面放大反射镜，当组合的rgb激光束沿着快轴被扫描时，接收组合的rgb激光束并放大组合的rgb激光束的直径；慢轴mems反射镜，接收放大后的组合的rgb激光束并可驱动以沿着慢轴扫描组合的rgb激光束；offner反射镜中继，当组合的rgb激光束沿着慢轴被扫描时，接收组合的rgb激光束并沿着第二路径朝向光学模块的出射孔径反射组合的rgb激光束；以及第二折叠式反射镜，沿着第二期望路径布置并接收组合的rgb激光束以朝向光学模块的出射孔径反射组合的rgb激光束。
22.三个光学表面放大反射镜可以是：第一凹面镜，当组合的rgb激光束沿着快轴被扫描时，接收组合的rgb激光束并沿着第一内部路径反射组合的rgb激光束；第一凸面镜，沿着第一内部路径布置以接收组合的rgb激光束并沿着第二内部路径反射组合的rgb激光束；以及第二凹面镜，沿着第二内部路径布置以接收组合的rgb激光束并朝向慢轴反射镜反射组合的rgb激光束。第一凹面镜、第一凸面镜和第二凹面镜可以协作以放大组合的rgb激光束的直径；
23.offner反射镜中继可以由球面凹面镜和球面凸面镜形成，当组合的rgb激光束沿着慢轴被扫描时，球面凹面镜接收组合的rgb激光束并沿着第三内部路径反射组合的rgb激光束，球面凸面镜沿着第三内部路径布置以接收组合的rgb激光束，球面凸面镜沿着不同于第三内部路径的第四内部路径将组合的rgb激光束反射回球面凹面镜。
24.本文还公开了一种包括光学模块的光学系统。该光学模块包括：激光源，被配置为生成激光束；第一轴反射镜，沿着第一路径布置以接收激光束并且可驱动以沿着第一轴扫描激光束；三个光学表面放大反射镜，当沿着第一轴扫描激光束时接收激光束并放大激光束的直径；第二轴反射镜，接收放大后的激光束并可驱动以沿着第二轴扫描激光束；以及offner反射镜中继，当沿着慢轴扫描激光束时接收激光束并沿着第二路径朝向光学模块的出射孔径反射激光束。
25.三个光学表面放大反射镜可以包括：第一凹面镜，当激光束沿着第一轴被扫描时接收激光束并沿着第一内部路径反射激光束；第一凸面镜，沿着第一内部路径布置以接收激光束，第一凸面镜沿着第二内部路径反射激光束；以及第二凹面镜，沿着第二内部路径布置以接收激光束，第二凹面镜朝向第二轴反射镜反射激光束。第一凹面镜、第一凸面镜和第
二凹面镜可以协作以放大激光束的直径。
26.offner反射镜中继可以由球面凹面镜和球面凸面镜形成，当激光束沿着第二轴被扫描时，球面凹面镜接收激光束并沿着第三内部路径反射激光束，球面凸面镜沿着第三内部路径布置以接收激光束，球面凸面镜沿着不同于第三内部路径的第四内部路径将激光束反射回球面凹面镜。球面凹面镜可以朝向光学模块的出射孔径反射沿着第四内部路径接收的激光束。
27.光检测器可以被配置为检测来自激光束的在行进穿过光学模块的出射孔径之后已经反射离开对象的光，并且控制电路装置可以被配置为确定激光束的发射与光检测器对光的检测之间的经过时间，并且基于经过的时间确定到对象的距离。
28.第一轴反射镜可以是快轴反射镜，第一轴可以是快轴，第二轴反射镜可以是慢轴反射镜，第二轴可以是慢轴。
附图说明
29.图1是本文公开的增强现实系统的示意图。
30.图2是本文公开的第二增强现实系统的框图。
31.图3是本文公开的lidar系统的示意图。
具体实施例
32.以下公开使得本领域技术人员能够制造和使用本文公开的主题。在不脱离本公开的精神和范围的情况下，本文描述的一般原理可以应用于除了上面详细描述的实施例和应用之外的实施例和应用。本公开不旨在限制于所示的实施例，而是被赋予与本文公开或暗示的原理和特征一致的最宽范围。
33.本文参考图1公开了增强现实显示系统1，其可以并入由用户佩戴的头戴式显示器中。增强现实系统1允许用户查看他们周围环境以及覆盖在他们周围环境视图之上的虚拟视觉信息。
34.增强现实显示系统1包括至少一个波导15，其被支撑在邻近用户的眼睛处并且用于将来自用户周围的环境光与由输出rgb激光束30表示的虚拟视觉信息组合在一起，该输出rgb激光束30通过输入16输入耦接(incouple)到波导15并且经由波导15的输出17将所得的增强现实视觉信息输出耦接(outcouple)到用户。波导15可以是基于衍射的波导，其中，输入16和输出17是限定在波导16的表面上的平面衍射光栅。
35.增强现实显示系统1包括快轴微机电系统(mems)微反射镜4和慢轴mems微反射镜5。快轴mems微反射镜4由驱动信号drvf以谐振(例如，在22khz)驱动，而慢轴mems微反射镜5由驱动信号drvs以线性(例如，在60hz)驱动。快轴mems微反射镜4和慢轴mems微反射镜5协作以使输出rgb激光束30以光栅图案扫描，其中，快轴mems微反射镜4引起沿着光栅图案的水平轴扫描，慢轴mems微反射镜5引起沿着光栅图案的垂直轴扫描。绘制的每个完整光栅图案表示人眼观看时要显示的图像的一帧。
36.这里注意，快轴mems微反射镜4跨广角范围(例如，宽于典型的快轴mems微反射镜通常将沿着这种应用扫描入射光束的角度)扫描rgb激光束20，并且快轴mems微反射镜4的反射表面的面积大于慢轴mems微反射镜5的面积。
37.控制电路装置3基于从mems微反射镜4和5接收的相应反馈感测信号sensef和senses来生成用于mems微反射镜4和5的驱动信号drvf和drvs，以便将mems微反射镜4和5的驱动维持在期望的开口角度。
38.控制电路装置3生成用于光源模块6的控制信号，使得光源模块6与mems微反射镜4和5的位置相关地适当地调制组成组合的rgb激光束20的各个分量的颜色和强度，使得所形成的图像帧如输入图像流所指示的那样出现。
39.增强现实显示系统1包括光学模块2，其生成输出rgb激光束30并将其导向波导15。现在描述光学模块2，并且光学模块2包括光源模块6，其生成组合的rgb(红、绿、蓝)激光束20，该激光束20被折叠式反射镜7朝向快轴mems微反射镜4反射。快轴mems微反射镜限定rgb激光束20的输入光瞳直径。
40.快轴mems微反射镜4将rgb激光束20朝向具有凹形截面的反射表面的反射镜8反射。反射镜8又将rgb激光束20朝向具有凸形截面的反射表面的反射镜9反射，反射镜9又将rgb激光束20朝向具有凹形截面的反射表面的反射镜10反射。反射镜10将rgb激光束20朝向慢轴mems微反射镜5反射。总的来说，反射镜8、9和10用于放大rgb激光束20，从而在rgb激光束照射到慢轴mems微反射镜5上时限定rgb激光束的输出光瞳直径。输出光瞳直径可以比输入光瞳直径大2：1的比率，使得当输出rgb激光束30入射到输入衍射光栅16上时，输出rgb激光束30的束斑的直径最终放大2：1倍。
41.反射镜8、9和10提供的另一益处是降低rgb激光束20在慢轴mems微反射镜5上的入射角，降低所产生的最终图像中的失真。
42.慢轴mems微反射镜5将rgb激光束20朝向由反射镜11和12形成的offner中继反射。具体地，慢轴mems微反射镜5将rgb激光束20朝向反射镜11反射，反射镜11具有凹形截面的反射表面。反射镜11将rgb激光束20朝向反射镜12反射，反射镜12具有凸形截面的反射表面。反射镜12将rgb激光束20反射回反射镜11，然后反射镜11将rgb激光束20朝向折叠式反射镜13反射。折叠式反射镜13又将rgb激光束作为输出rgb激光束30反射出光学模块2中的出射孔径(exit aperture)并进入波导15的输入衍射光栅16。
43.如所解释的，波导16将经由输入衍射光栅16输入耦接的输出rgb激光束30与来自环境的环境光组合在一起，并将结果作为增强现实视觉信息经由输出衍射输出光栅17输出耦接到用户(目标)。
44.由光学模块2提供的光瞳尺寸的增加用于减少对波导15设计的限制，提供增强的性能，诸如使得能够跨用户的整个视野添加虚拟图像。光瞳尺寸的增加还通过降低高亮度应用的功率要求来提高波导效率。
45.上面所示的光学模块2设计的变型在本公开的范围内。例如，反射镜8、9、10、11和12被描述为具有反射表面，但是在一些情况下，反射镜8、9、10、11和12中的一个或多个可以替代为折射元件。也可以移除其中一个反射镜(例如，反射镜10)。另外，反射镜8、9、10、11和12中的一个或多个可以替代为基于全内反射(tir)的光学器件(并且在这种情况下，要执行色差校正)。
46.上面参考具有一个这样的光学模块2和一个这样的波导15来描述增强现实系统1，但是应当理解，它可以替代地包括两个这样的光学模块2和2’，以及两个这样的波导15和15’，使得一个波导可以支撑在邻近每个用户的眼睛处，如图2所示
47.如图3所示，上述光学模块2可以用于光检测和测距(lidar)系统50中。在这种情况下，激光束20是红外激光束而不是rgb激光束，并且不存在波导。添加光检测器阵列49，使得激光脉冲的发射与已经反射离开对象并且已经被检测器检测到的激光脉冲的光子的检测之间的时间可以由控制电路装置3确定。给定该飞行时间，并且了解激光束在任何时刻被扫描的位置，视野中对象的三维地图可以由控制电路装置3形成并且由lidar系统50外部的硬件利用。
48.最后，清楚的是，可以对本文已经描述和示出的内容进行修改和变化，而不会因此脱离如所附权利要求书中限定的本公开的范围。
49.尽管已经相对于有限数量的实施例描述了本公开，但是受益于本公开的本领域技术人员将理解，可以设想不脱离如本文所公开的本公开的范围的其他实施例。因此，本公开的范围应仅由所附权利要求书限制。

技术特征：
1.一种光学系统，包括：光学模块，包括：rgb激光源，被配置为生成组合的rgb激光束；快轴反射镜，沿着第一路径布置以接收所述组合的rgb激光束，所述快轴反射镜能够被驱动以沿着快轴扫描所述组合的rgb激光束；三个光学表面放大反射镜，当所述组合的rgb激光束沿着所述快轴被扫描时，接收所述组合的rgb激光束并且放大所述组合的rgb激光束的直径；慢轴反射镜，接收放大后的所述组合的rgb激光束，所述慢轴反射镜能够被驱动以沿着慢轴扫描所述组合的rgb激光束；以及offner反射镜中继，当所述组合的rgb激光束沿着所述慢轴被扫描时，接收所述组合的rgb激光束并且沿着第二路径朝向所述光学模块的出射孔径反射所述组合的rgb激光束；衍射波导，具有限定在所述衍射波导中的输入衍射光栅，并且被定位为使得所述组合的rgb激光束从所述光学模块的所述出射孔径进入所述输入衍射光栅，所述衍射波导具有被定位为邻近用户的眼睛的输出衍射光栅；以及控制电路装置，被配置为根据输入图像数据调制所述rgb激光源，使得当所述组合的rgb激光束沿着所述快轴和所述慢轴被扫描时，由所述输入图像数据表示的图像对所述用户的眼睛是可见的。2.根据权利要求1所述的光学系统，进一步包括：第一折叠式反射镜，被配置为接收来自所述rgb激光源的所述组合的rgb激光束并且沿着所述第一路径反射所述组合的rgb激光束。3.根据权利要求1所述的光学系统，进一步包括：第二折叠式反射镜，沿着第二期望路径布置并且接收所述组合的rgb激光束以将所述组合的rgb激光束朝向所述光学模块的所述出射孔径反射。4.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述三个光学表面放大反射镜包括：第一凹面镜，当所述组合的rgb激光束沿着所述快轴被扫描时，接收所述组合的rgb激光束并且沿着第一内部路径反射所述组合的rgb激光束；第一凸面镜，沿着所述第一内部路径布置以接收所述组合的rgb激光束，所述第一凸面镜沿着第二内部路径反射所述组合的rgb激光束；以及第二凹面镜，沿着所述第二内部路径布置以接收所述组合的rgb激光束，所述第二凹面镜朝向所述慢轴反射镜反射所述组合的rgb激光束；其中所述第一凹面镜、所述第一凸面镜和所述第二凹面镜协作以放大所述组合的rgb激光束的直径。5.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述offner反射镜中继包括：球面凹面镜，当所述组合的rgb激光束沿着所述慢轴被扫描时，接收所述组合的rgb激光束，并且沿着第三内部路径反射所述组合的rgb激光束；以及球面凸面镜，沿着所述第三内部路径布置以接收所述组合的rgb激光束，所述球面凸面镜沿着不同于所述第三内部路径的第四内部路径将所述组合的rgb激光束反射回所述球面凹面镜；其中所述球面凹面镜朝向所述光学模块的所述出射孔径反射沿着所述第四内部路径
接收的所述组合的rgb激光束。6.根据权利要求1所述的光学系统，其中所述快轴反射镜是第一微机电系统mems微反射镜，所述第一mems微反射镜被配置为能够以谐振驱动以沿着所述快轴扫描所述组合的rgb激光束；并且其中所述慢轴反射镜是第二mems微反射镜，所述第二mems微反射镜被配置为能够被线性驱动以沿着所述慢轴扫描所述组合的rgb激光束。7.一种光学模块，包括：快轴反射镜，沿着第一路径布置以接收组合的rgb激光束，所述快轴反射镜能够被驱动以沿着快轴扫描所述组合的rgb激光束；三个光学表面放大反射镜，当所述组合的rgb激光束沿着所述快轴被扫描时，接收所述组合的rgb激光束，其中所述三个光学表面放大反射镜包括：第一凹面镜，当所述组合的rgb激光束沿着所述快轴被扫描时，接收所述组合的rgb激光束并且沿着第一内部路径反射所述组合的rgb激光束；第一凸面镜，沿着所述第一内部路径布置以接收所述组合的rgb激光束，所述第一凸面镜沿着第二内部路径反射所述组合的rgb激光束；以及第二凹面镜，沿着所述第二内部路径布置以接收所述组合的rgb激光束，所述第二凹面镜朝向所述慢轴反射镜反射所述组合的rgb激光束；其中所述第一凹面镜、所述第一凸面镜和所述第二凹面镜协作以放大所述组合的rgb激光束的直径；慢轴反射镜，接收放大后的所述组合的rgb激光束，所述慢轴反射镜能够被驱动以沿着慢轴扫描所述组合的rgb激光束；以及offner反射镜中继，当所述组合的rgb激光束沿着所述慢轴被扫描时，接收所述组合的rgb激光束并且沿着第二路径朝向所述光学模块的出射孔径反射所述组合的rgb激光束。8.根据权利要求7所述的光学模块，其中所述offner反射镜中继包括：球面凹面镜，当所述组合的rgb激光束沿着所述慢轴被扫描时，接收所述组合的rgb激光束，并且沿着第三内部路径反射所述组合的rgb激光束；以及球面凸面镜，沿着所述第三内部路径布置以接收所述组合的rgb激光束，所述球面凸面镜沿着不同于所述第三内部路径的第四内部路径将所述组合的rgb激光束反射回所述球面凹面镜；其中所述球面凹面镜朝向所述光学模块的所述出射孔径反射沿着所述第四内部路径接收的所述组合的rgb激光束。9.根据权利要求7所述的光学模块，进一步包括：rgb激光源,被配置为生成所述组合的rgb激光束。10.根据权利要求7所述的光学模块，进一步包括：第一折叠式反射镜，被配置为接收来自所述rgb激光源的所述组合的rgb激光束并且沿着所述第一路径反射所述组合的rgb激光束。11.根据权利要求7所述的光学模块，进一步包括：第二折叠式反射镜，沿着第二期望路径布置并且接收所述组合的rgb激光束以朝向所述光学模块的所述出射孔径反射所述组合的rgb激光束。
12.根据权利要求7所述的光学模块，其中所述快轴反射镜是第一微机电系统mems微反射镜，所述第一mems微反射镜被配置为在能够以谐振驱动以沿着所述快轴扫描所述组合的rgb激光束；以及其中所述慢轴反射镜是第二mems微反射镜，所述第二mems微反射镜被配置为能够被线性驱动以沿着所述慢轴扫描所述组合的rgb激光束。13.一种光学模块，包括：rgb激光源，被配置为生成组合的rgb激光束；第一折叠式反射镜，被配置为接收来自所述rgb激光源的所述组合的rgb激光束，并且沿着第一路径反射所述组合的rgb激光束；以及快轴微机电系统mems反射镜，沿着所述第一路径布置以接收所述组合的rgb激光束，所述快轴反射镜能够被驱动以沿着快轴扫描所述组合的rgb激光束；三个光学表面放大反射镜，当所述组合的rgb激光束沿着所述快轴被扫描时，接收所述组合的rgb激光束并且放大所述组合的rgb激光束的直径；慢轴mems反射镜，接收放大后的所述组合的rgb激光束，所述慢轴反射镜能够被驱动以沿着慢轴扫描所述组合的rgb激光束；offner反射镜中继，当所述组合的rgb激光束沿着所述慢轴被扫描时，接收所述组合的rgb激光束，并且沿着第二路径朝向所述光学模块的出射孔径反射所述组合的rgb激光束；以及第二折叠式反射镜，沿着所述第二期望路径布置并且接收所述组合的rgb激光束以朝向所述光学模块的所述出射孔径反射所述组合的rgb激光束。14.根据权利要求13所述的光学模块，其中所述三个光学表面放大反射镜包括：第一凹面镜，当所述组合的rgb激光束沿着所述快轴被扫描时，接收所述组合的rgb激光束并且沿着第一内部路径反射所述组合的rgb激光束；第一凸面镜，沿着所述第一内部路径布置以接收所述组合的rgb激光束，所述第一凸面镜沿着第二内部路径反射所述组合的rgb激光束；以及第二凹面镜，沿着所述第二内部路径布置以接收所述组合的rgb激光束，所述第二凹面镜朝向所述慢轴反射镜反射所述组合的rgb激光束；其中所述第一凹面镜、所述第一凸面镜和所述第二凹面镜协作以放大所述组合的rgb激光束的直径。15.根据权利要求13所述的光学模块，其中所述offner反射镜中继包括：球面凹面镜，当所述组合的rgb激光束沿着所述慢轴被扫描时，接收所述组合的rgb激光束，并且沿着第三内部路径反射所述组合的rgb激光束；以及球面凸面镜，沿着所述第三内部路径布置以接收所述组合的rgb激光束，所述球面凸面镜沿着不同于所述第三内部路径的第四内部路径将所述组合的rgb激光束反射回所述球面凹面镜。16.一种光学系统，包括：光学模块，包括：激光源，被配置为生成激光束；第一轴反射镜，沿着第一路径布置以接收所述激光束，所述第一轴反射镜能够被驱动
以沿着第一轴扫描所述激光束；三个光学表面放大反射镜，当沿着所述第一轴扫描所述激光束时接收所述激光束并且放大所述激光束的直径；第二轴反射镜，接收放大后的所述激光束，所述第二轴反射镜能够驱动以沿着第二轴扫描所述激光束；以及offner反射镜中继，当所述激光束沿着所述慢轴被扫描时，接收所述激光束，并且沿着第二路径朝向所述光学模块的出射孔径反射所述激光束。17.根据权利要求16所述的光学系统，其中所述三个光学表面放大反射镜包括：第一凹面镜，当所述激光束沿着所述第一轴被扫描时，接收所述激光束并且沿着第一内部路径反射所述激光束；第一凸面镜，沿着所述第一内部路径布置以接收所述激光束，所述第一凸面镜沿着第二内部路径反射所述激光束；以及第二凹面镜，沿着所述第二内部路径布置以接收所述激光束，所述第二凹面镜朝向所述第二轴反射镜反射所述激光束；其中所述第一凹面镜、所述第一凸面镜和所述第二凹面镜协作以放大所述激光束的直径。18.根据权利要求16所述的光学系统，其中所述offner反射镜中继包括：球面凹面镜，当所述激光束沿着所述第二轴被扫描时，接收所述激光束并且沿着第三内部路径反射所述激光束；以及球面凸面镜，沿着所述第三内部路径布置以接收所述激光束，所述球面凸面镜沿着不同于所述第三内部路径的第四内部路径将所述激光束反射回所述球面凹面镜；其中所述球面凹面镜朝向所述光学模块的所述出射孔径反射沿着所述第四内部路径接收的所述激光束。19.根据权利要求16所述的光学系统，进一步包括：光检测器，被配置为检测来自所述激光束的、在行进穿过所述光学模块的所述出射孔径之后已经从对象反射的光；以及控制电路装置，被配置为确定所述激光束的发射与所述光检测器对所述光的检测之间经过的时间，并且基于所述经过的时间确定到所述对象的距离。20.根据权利要求16所述的光学系统，其中所述第一轴反射镜是快轴反射镜；其中所述第一轴是快轴；其中所述第二轴反射镜是慢轴反射镜；并且其中所述第二轴是慢轴。

技术总结
公开了用于MEMS扫描系统的反射光瞳中继光学器件。一种光学模块，包括：沿着快轴扫描激光束的快轴反射镜；由三个离散反射镜形成的放大反射镜组，该三个离散反射镜被成形为在沿着快轴扫描激光束时放大激光束并朝向沿着慢轴扫描激光束的慢轴反射镜反射放大后的激光束；以及Offner反射镜中继，当沿着慢轴扫描激光束时接收激光束并将激光束反射出出射孔径。从出射孔径输出的激光束在衍射波导的输入衍射光栅处接收，其中，用户的眼睛被定位在波导的输出衍射光栅附近，使得用户的眼睛观察从用户视野内的对象进入波导的环境光以及从激光束离开输出衍射光栅时来自激光束的光。开输出衍射光栅时来自激光束的光。开输出衍射光栅时来自激光束的光。


技术研发人员：N
受保护的技术使用者：意法半导体国际有限公司
技术研发日：2023.03.20
技术公布日：2023/9/23