近眼显示投影仪的制作方法

技术特征：
1.一种显示装置，其包括：具有视域的透镜，所述透镜包括具有波导输入和波导输出的波导，并且所述波导输出光学耦合到所述视域；具有投影仪输出的光学投影仪，所述光学投影仪包括光学棱镜元件、空间光调制器和照明源，所述照明源光学耦合到所述光学棱镜元件并且被配置为在特定方向上将照明光提供到所述光学棱镜元件中，所述空间光调制器光学耦合到所述光学棱镜元件并且被配置为接收来自所述光学棱镜元件的所述照明光并反射图案化光，并且所述光学棱镜元件被配置为在所述特定方向上将所述图案化光提供到所述投影仪输出；以及光学折叠元件，所述光学折叠元件光学耦合在所述投影仪输出和所述波导输入之间，所述光学折叠元件被配置为在至少两个不同方向上折叠所述图案化光的光路。2.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述透镜是至少部分透射的并且被布置为将所述透镜前面的场景中的对象与由所述光学投影仪输出的图像光学组合。3.根据权利要求1所述的显示装置，进一步包括在所述透镜上方的不透明盖，并且其中所述透镜的所述输出被配置为当所述不透明盖阻挡环境光到所述透镜时在所述透镜的所述视域中提供图像。4.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述光学投影仪包括：盖棱镜，其包括弯曲表面和全内反射表面，所述弯曲表面被定位成接收来自所述照明源的照明光，所述全内反射表面被定位成将通过所述盖棱镜接收的所述照明光朝向不对称反射器表面内反射，所述不对称反射器表面被形成在所述盖棱镜内并被定位成与所述全内反射表面相对，所述不对称反射器表面被配置为将所接收到的照明光反射回来穿过所述盖棱镜并从所述盖棱镜的透射出射表面射出；所述空间光调制器，其具有用于接收来自所述盖棱镜的所述透射出射表面的所述照明光的表面，并且被配置为利用图像数据调制所述照明光以形成所述图案化光；反向全内反射棱镜即rtir棱镜，其被定位在所述空间光调制器和所述盖棱镜的所述透射出射表面之间，并且包括输出表面，所述输出表面被定位成允许从所述盖棱镜的透射出射表面射出的照明光行进通过所述rtir棱镜到所述空间光调制器，并且包括全内反射表面，所述全内反射表面被定位成接收来自所述空间光调制器的所述图案化光并且被配置成全内反射来自所述rtir棱镜的所述输出表面的所述图案化光；以及投影光学器件，其被配置为接收来自所述rtir棱镜的所述输出表面的所述图案化光并在所述投影仪输出处投影所述图案化光。5.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述光学折叠元件被配置为将所述图案化光折叠两次以上。6.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述光学折叠元件被配置为在垂直于由所述光学投影仪输出的方向的第一方向上第一次折叠所述图案化光，并且被配置为在垂直于所述第一方向的第二方向上第二次折叠所述图案化光，并且在所述第二方向上输出所述图案化光。7.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述空间光调制器是数字微镜设备即dmd和硅上液晶设备即lcos设备中的一个。8.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述空间光调制器是dmd。
9.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述照明源输出三种不同颜色的照明光。10.根据权利要求1所述的显示装置，进一步包括图像处理器，所述图像处理器耦合到所述空间光调制器以提供用于在所述空间光调制器上显示的图像数据，从而图案化所述照明光。11.根据权利要求1所述的显示装置，其中：所述照明源是第一照明源，并且所述显示装置进一步包括第二照明源，所述第二照明源被配置为将第二照明光提供到所述光学投影仪；以及所述透镜为第一透射透镜，并且所述显示装置进一步包括第二透射透镜，所述第二透射透镜通过所述光学折叠元件光学耦合到所述投影仪，所述光学折叠元件具有用于将所述图案化光输出到所述第一透射透镜和所述第二透射透镜的第一输出和第二输出。12.根据权利要求11所述的显示装置，其中所述第一照明源和所述第二照明源被配置为与所述空间光调制器进行时分复用操作，以将所述图案化光提供到所述第一透射透镜和所述第二透射透镜，所述第一透射透镜和所述第二透射透镜被配置为在第一视域和第二视域中提供图像以供查看。13.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述光学投影仪被提供在封装件中，所述封装件被安装到视野上方的所述透镜。14.根据权利要求13所述的显示装置，其中所述封装件具有远离所述透镜延伸的长度、高度和厚度，并且所述厚度小于12毫米。15.根据权利要求13所述的显示装置，其中所述封装件具有远离所述透镜延伸的长度、高度和厚度，并且所述厚度为6毫米或更小。16.根据权利要求13所述的显示装置，其中所述折叠光学元件邻近所述封装件安装到所述透镜，并且被配置为使得来自所述投影仪输出的所述图案化光在所述特定方向上离开所述封装件，并且被所述光学折叠元件折叠到垂直于所述特定方向并平行于所述透镜的前表面的第二方向，然后折叠到垂直于所述第二方向的第三方向并光学耦合到所述透镜的所述输入中。17.根据权利要求16所述的显示装置，其中所述第二方向相对于所述特定方向向下，并且所述图案化光行进穿过所述光学折叠元件并进入所述透镜的所述光学输入中。18.一种显示系统，其包括：一对透射透镜，每个透射透镜都具有被配置用于由第一眼睛和第二眼睛查看图像的视域，并且具有分为右透镜输入和左透镜输入的光学输入，所述光学输入光学耦合到所述一对透射透镜中的相应透射透镜中的内波导，所述内波导被配置为将在所述右透镜输入和所述左透镜输入处的光输入光学耦合到相应的视域；光学投影仪，其包括第一照明源和第二照明源、光学棱镜元件和空间光调制器，并且具有投影仪输出，所述第一照明源和所述第二照明源被配置为交替光学耦合以在特定方向上将照明光提供到所述光学棱镜元件；所述空间光调制器被布置成接收来自所述光学棱镜元件的所述照明光并调制所述光并输出图案化光，所述图案化光由所述光学棱镜元件光学耦合到所述投影仪输出，其中所述照明光在所述特定方向上进入所述光学棱镜元件，并且所述图案化光在所述特定方向上离开所述光学棱镜元件以提供直列式投影仪；以及光学折叠元件，其被配置为接收来自所述投影仪输出的所述图案化光并且被配置为将
所述图案化光折叠两次，并且被配置为将所述图案化光光学耦合到所述一对透射透镜的所述右透镜输入和所述左透镜输入。19.根据权利要求18所述的显示系统，其中所述第一照明源包括第一红绿蓝照明源即第一rgb照明源，并且所述第二照明源包括第二rgb照明源。20.根据权利要求18所述的显示系统，其中所述光学投影仪在具有高度、宽度和厚度的封装件中，并且所述厚度小于约12毫米。21.根据权利要求20所述的显示系统，其中所述封装件具有6毫米或更小的厚度。22.根据权利要求21所述的显示系统，其中所述封装件被安装到所述一对透射透镜的前表面，所述一对透射透镜具有被配置为靠近所述第一眼睛和所述第二眼睛放置的后表面，并且所述视域被配置用于在所述一对透射透镜中的每个透镜的后表面上查看。23.根据权利要求20所述的显示系统，其中所述光学投影仪被安装到耦合到所述一对透射透镜的镜腿件，并且所述光学折叠元件将所述投影仪输出光学耦合到所述透射透镜的后表面上的所述右透镜输入和所述左透镜输入。24.根据权利要求20所述的显示系统，其中所述光学投影仪与耦合到所述透射透镜的镜腿件成一整体，并且所述光学折叠元件将所述投影仪输出光学耦合到在所述透射透镜的后表面上的所述右透镜输入和所述左透镜输入。25.一种用于在显示系统中显示图像的方法，所述方法包括：在特定方向上输出来自照明源的照明光；将所述照明光接收到光学棱镜元件中，所述光学棱镜元件将所述照明光反射到空间光调制器的表面；使用所述空间光调制器调制所述照明光以产生图案化光，将来自所述空间光调制器的所述图案化光反射到所述光学棱镜元件中；在所述特定方向上将来自所述光学棱镜元件的所述图案化光输出到投影光学器件；将来自所述投影光学器件的所述图案化光输出到光学折叠元件中；使用所述光学折叠元件将所述图案化光折叠至少两次并将所述图案化光光学耦合到透射透镜的光学输入；以及在所述透射透镜的视域中显示所述图案化光。

技术总结
一种近眼显示装置(800)包括：具有视域(866、867)的透镜(865)，该透镜包括具有波导输入(851、853)和光学耦合到视域的波导输出的波导；具有投影仪输出的光学投影仪(700)，该光学投影仪包括光学耦合到光学棱镜元件并被配置为在特定方向上将照明光提供到光学棱镜元件中的照明源、光学耦合到光学棱镜元件并被配置为接收来自光学棱镜元件的照明光并反射图案化光的空间光调制器、被配置为在特定方向上将图案化光提供到投影仪输出的光学棱镜元件；以及光学耦合在投影仪输出和波导输入之间的光学折叠元件(745)，该光学折叠元件被配置为在至少两个不同方向上折叠图案化光的光路。至少两个不同方向上折叠图案化光的光路。至少两个不同方向上折叠图案化光的光路。


技术研发人员：盛钟延
受保护的技术使用者：德克萨斯仪器股份有限公司
技术研发日：2020.07.16
技术公布日：2022/4/13