光转化装置和微投影系统及其方法和近眼显示设备与流程

文档序号:25132193发布日期:2021-05-21 08:48阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一光转化装置,用于将输入单色光转化成不同颜色的第一输出单色光和第二输出单色光,其特征在于,包括:

一光调制组件,其中所述光调制组件具有不完全重合的一第一光路、一第二光路以及一第三光路,用于调制该输入单色光,使得该输入单色光分别沿着所述第一光路、所述第二光路以及所述第三光路传播;

一第一量子点层,其中所述第一量子点层对应地位于所述光调制组件的所述第一光路,用于将沿着所述第一光路传播的该输入单色光转化成该第一输出单色光;以及

一第二量子点层,其中所述第二量子点层对应地位于所述光调制组件的所述第二光路,用于将沿着所述第二光路传播的该输入单色光转化成该第二输出单色光。

2.如权利要求1所述的光转化装置,其中,所述光调制组件的所述第一光路、所述第二光路以及所述第三光路被分时地通断。

3.如权利要求2所述的光转化装置,其中,所述光调制组件的所述第一光路、所述第二光路以及所述第三光路被端对端地部分重合。

4.如权利要求3所述的光转化装置,其中,所述光调制组件包括至少一光调制单元,其中所述光调制单元包括一第一全反射衬底层和一调制光栅层,并且所述光调制单元具有分时通断的一全反射光路和一贯穿光路,其中所述调制光栅层被叠置于所述第一全反射衬底层,并且所述调制光栅层用于调整所述光调制单元的状态,以使所述光调制单元在一第一状态和一第二状态之间切换,其中当所述光调制单元处于所述第一状态时,所述光调制单元的所述贯穿光路被导通,并且所述光调制单元的所述全反射光路被断开;而当所述光调制单元处于所述第二状态时,所述光调制单元的所述贯穿光路被断开,并且所述光调制单元的所述全反射光路被导通。

5.如权利要求4所述的光转化装置,其中,所述调制光栅层包括被并排地布置的一第一调制光栅和一第二调制光栅,其中所述光调制单元的所述全反射光路在所述第一全反射衬底层的全反射的作用下,依次穿过所述第一调制光栅和所述第二调制光栅,以通过所述第一调制光栅和所述第二调制光栅来导通或断开所述全反射光路;其中所述光调制单元的所述贯穿光路在所述第一全反射衬底层的透射的作用下,只穿过所述第一调制光栅,以通过所述第一调制光栅来断开或导通所述贯穿光路。

6.如权利要求5所述的光转化装置,其中,所述调制光栅层的所述第一和第二调制光栅均具有一透射状态和一衍射状态,用于通过调节被施加的电压大小来切换所述第一和第二调制光栅所处的状态,进而调控所述光调制单元所处的状态。

7.如权利要求6所述的光转化装置,其中,所述光调制单元具有一输入区域、一第一输出区域和一第二输出区域,其中所述输入区域和所述第一输出区域均对应于所述调制光栅层的所述第一调制光栅,并且所述第二输出区域对应于所述调制光栅层的所述第二调制光栅。

8.如权利要求7所述的光转化装置,其中,所述光调制单元进一步包括一第二全反射衬底层,其中所述第二全反射衬底层被叠置于所述调制光栅层,并且所述调制光栅层位于所述第一全反射衬底层和所述第二全反射衬底层之间。

9.如权利要求8所述的光转化装置,其中,所述光调制单元的所述输入区域和所述第二输出区域被并排地布置于所述光调制单元的所述第二全反射衬底层,并且所述第一输出区域被对应地布置于所述光调制单元的所述第一全反射衬底层。

10.如权利要求9所述的光转化装置,其中,所述第一调制光栅和所述第二调制光栅被紧密地设置于所述第一全反射衬底和所述第二全反射衬底之间,以使所述光调制单元的所述全反射光路仅在所述第一全反射衬底层内发生一次全反射地转向。

11.如权利要求9所述的光转化装置,其中,所述第一调制光栅和所述第二调制光栅被间隔地设置于所述第一全反射衬底层和所述第二全反射衬底层之间,以在所述第一调制光栅和所述第二调制光栅之间形成一空气间隙,使得所述光调制单元的所述全反射光路能够在所述第一全反射衬底层内发生奇数次全反射地转向。

12.如权利要求9所述的光转化装置,其中,所述调制光栅层进一步包括一透光隔件,其中所述透光隔件被设置于所述第一调制光栅和所述第二调制光栅之间,并且所述光调制单元的所述全反射光路偶数次地贯穿所述透光隔件,使得所述全反射光路分别在所述第一全反射衬底层和所述第二全反射衬底层内发生全反射地转向。

13.如权利要求8所述的光转化装置,其中,所述光调制单元的所述第一输出区域和所述第二输出区域被并排地布置于所述光调制单元的所述第二全反射衬底层,并且所述输入区域被对应地布置于所述光调制单元的所述第一全反射衬底层。

14.如权利要求13所述的光转化装置,其中,所述调制光栅层进一步包括一透光隔件,其中所述透光隔件被设置于所述第一调制光栅和所述第二调制光栅之间,并且所述光调制单元的所述全反射光路奇数次地贯穿所述透光隔件,使得所述全反射光路分别在所述第一全反射衬底层和所述第二全反射衬底层内发生全反射地转向。

15.如权利要求14所述的光转化装置,其中,所述透光隔件的材料与所述第一和第二调制光栅的材料相同。

16.如权利要求14所述的光转化装置,其中,所述透光隔件的材料与所述第一和第二全反射衬底层的材料相同,并且所述透光隔件一体地连接所述第一和第二全反射衬底层。

17.如权利要求13至16中任一所述的光转化装置,其中,所述光调制组件的所述至少一光调制单元包括一第一光调制单元、一第二光调制单元以及一第三光调制单元,其中所述第一光调制单元、所述第二光调制单元以及所述第三光调制单元依次被对应地叠置在一起,其中所述第一量子点层被设置于所述第一光调制单元和所述第二光调制单元之间,并且所述第二量子点层被设置于所述第二光调制单元和所述第三光调制单元之间。

18.如权利要求17所述的光转化装置,其中,所述第一量子点层被对应地设置于所述第一光调制单元的所述第二输出区域或所述第一输出区域,并且所述第二量子点层被对应地设置于所述第二光调制单元的所述第二输出区域或所述第一输出区域。

19.如权利要求9至12中任一所述的光转化装置,其中,所述光调制组件的所述至少一光调制单元包括一第一光调制单元、一第二光调制单元以及一第三光调制单元,其中所述第一光调制单元、所述第二光调制单元以及所述第三光调制单元依次被对应地叠置在一起,其中所述第一量子点层被设置于所述第一光调制单元和所述第二光调制单元之间,并且所述第二量子点层被设置于所述第二光调制单元和所述第三光调制单元之间。

20.如权利要求19所述的光转化装置,其中,所述第一量子点层被对应地设置于所述第一光调制单元的所述第二输出区域或所述输入区域,并且所述第二量子点层被对应地设置于所述第二光调制单元的所述第二输出区域或所述输入区域。

21.如权利要求9至12中任一所述的光转化装置,其中,所述光调制组件的所述至少一光调制单元包括一第二光调制单元和一第三光调制单元,并且所述光调制组件进一步包括一全反射单元,其中所述全反射单元、所述第二光调制单元以及所述第三光调制单元依次被对应地叠置在一起,其中所述第一量子点层被设置于所述全反射单元和所述第二光调制单元之间,并且所述第二量子点层被设置于所述第二光调制单元和所述第三光调制单元之间。

22.如权利要求21所述的光转化装置,其中,所述全反射单元包括一波导元件、一耦入元件以及一耦出元件,其中所述耦入元件和所述耦出元件被并排地设置于所述波导元件的同一侧,并且所述耦入元件和所述耦出元件分别对应于所述光调制单元中的所述第一调制光栅和所述第二调制光栅。

23.如权利要求22所述的光转化装置,其中,所述第一量子点层被对应地设置于所述全反射单元的所述耦出元件或所述耦入元件,并且所述第二量子点层被对应地设置于所述第二光调制单元的所述第二输出区域或所述输入区域。

24.如权利要求21所述的光转化装置,其中,所述全反射单元为一全反射棱镜,并且所述全反射棱镜的斜面面向所述第二光调制单元,并且所述第一量子点层被对应地设置于所述全反射棱镜的所述斜面。

25.如权利要求7至16中任一所述的光转化装置,其中,所述光调制组件进一步包括一耦入元件,其中所述耦入元件被对应地设置于所述光调制单元的所述输入区域,并且所述耦入元件用于将该输入单色光垂直地或倾斜地耦入所述光调制单元。

26.如权利要求2所述的光转化装置,其中,所述光调制组件的所述第一光路、所述第二光路以及所述第三光路相互平行。

27.如权利要求26所述的光转化装置,其中,所述光调制组件包括一光调制单元,其中所述光调制单元包括一第二全反射衬底层和一调制光栅层,其中所述调制光栅层被叠置于所述第二全反射衬底层,并且所述调制光栅层包括被并排地布置的一第一调制光栅、一第二调制光栅以及一第三调制光栅,其中所述第一调制光栅位于所述光调制组件的所述第一光路,用于导通或断开所述第一光路;其中所述第二调制光栅位于所述光调制组件的所述第二光路,用于导通或断开所述第二光路;其中所述第三调制光栅位于所述光调制组件的所述第三光路,用于导通或断开所述第三光路。

28.如权利要求27所述的光转化装置,其中,所述第一量子点层和所述第二量子点层被并排地设置于所述第二全反射衬底层,并且所述第一量子点层和所述第二量子点层分别对应于所述第一调制光栅和所述第二调制光栅。

29.如权利要求28所述的光转化装置,其中,所述光调制单元进一步包括一第一全反射衬底层,其中所述第一全反射衬底层被叠置于所述调制光栅层,并且所述调制光栅层位于所述第一全反射衬底层和所述第二全反射衬底层之间。

30.如权利要求29所述的光转化装置,其中,所述光调制组件进一步包括吸光层,其中所述吸光层被设置于所述光调制单元的侧表面。

31.如权利要求1至16和26至30中任一所述的光转化装置,其中,所述第一量子点层为一红色量子点层,并且所述第二量子点层为一绿色量子点层。

32.如权利要求31所述的光转化装置,进一步包括一第三量子点层,其中所述第三量子点层被对应地设置于所述光调制组件的所述第三光路,用于将沿着所述第三光路传播的该输入单色光转化成不同颜色的第三输出单色光。

33.如权利要求32所述的光转化装置,其中,所述第三量子点层为一蓝色量子点层。

34.一微投影系统,其特征在于,包括:

一单色光源,其中所述单色光源用于发射具有预定颜色的输入单色光;

一光转化装置,其中所述光转化装置用于将来自所述单色光源的该输入单色光转化成具有不同颜色的多个输出单色光;

一扫描单元,其中所述扫描单元用于将来自所述光转化装置的该输出单色光扫描成彩色图像光;以及

一投影单元,其中所述投影单元用于将来自所述扫描单元的该彩色图像光投影以成像。

35.如权利要求34所述的微投影系统,其中,所述光转化装置包括一光调制组件、一第一量子点层以及一第二量子点层,其中所述光调制组件具有不完全重合的一第一光路、一第二光路以及一第三光路,用于调制该输入单色光,使得该输入单色光分别沿着所述第一光路、所述第二光路以及所述第三光路传播;其中所述第一量子点层对应地位于所述光调制组件的所述第一光路,用于将沿着所述第一光路传播的该输入单色光转化成不同颜色的第一输出单色光;其中所述第二量子点层对应地位于所述光调制组件的所述第二光路,用于将沿着所述第二光路传播的该输入单色光转化成不同颜色的第二输出单色光。

36.如权利要求35所述的微投影系统,其中,所述光转化装置进一步包括一第三量子点层,其中所述第三量子点层被对应地设置于所述光调制组件的所述第三光路,用于将沿着所述第三光路传播的该输入单色光转化成不同颜色的第三输出单色光。

37.如权利要求35所述的微投影系统,其中,所述单色光源为一蓝色激光源。

38.如权利要求36所述的微投影系统,其中,所述单色光源为一紫外线激光源。

39.如权利要求34至38中任一所述的微投影系统,进一步包括一驱动控制单元,其中所述驱动控制单元分别可通信地连接于所述单色光源、所述光转化装置以及所述扫描单元,用于调控所述单色光源的发射强度以发射具有所需光强的该输入单色光,调控所述光转化装置的转化状态以将该输入单色光转化成具有所需颜色的该输出单色光,以及调控所述扫描单元的扫描角度以将该输出单色光扫描成所需的彩色图像光。

40.一光转化方法,其特征在于,包括步骤:

调制输入单色光,使得该输入单色光分别沿着不完全重合的一第一光路、一第二光路以及一第三光路传播;

将沿着所述第一光路传播的该输入单色光转化成不同颜色的第一输出单色光;以及

将沿着所述第二光路传播的该输入单色光转化成不同颜色的第二输出单色光。

41.如权利要求40所述的光转化方法,进一步包括步骤:

将沿着所述第三光路传播的该输入单色光直接作为第三输出单色光。

42.如权利要求40所述的光转化方法,进一步包括步骤:

将沿着所述第三光路传播的该输入单色光转化成不同颜色的第三输出单色光。

43.如权利要求41或42所述的光转化方法,进一步包括步骤:

分时地通断所述第一光路、所述第二光路以及所述第三光路,以分时地提供具有不同颜色的该第一输出单色光、该第二输出单色光以及该第三输出单色光。

44.一微投影方法,其特征在于,包括步骤:

发射具有预定颜色的输入单色光;

将该输入单色光转化成具有不同颜色的多个输出单色光;

将该输出单色光扫描成彩色图像光;以及

将该彩色图像光投影以成像。

45.如权利要求44所述的微投影方法,其中,所述将该输入单色光转化成具有不同颜色的多个输出单色光的步骤,包括步骤:

调制该输入单色光,使得该输入单色光分别沿着不完全重合的一第一光路、一第二光路以及一第三光路传播;

将沿着所述第一光路传播的该输入单色光转化成不同颜色的第一输出单色光;以及

将沿着所述第二光路传播的该输入单色光转化成不同颜色的第二输出单色光。

46.一近眼显示设备,其特征在于,包括:

一近眼显示设备本体;和

至少一微投影系统,其中所述微投影系统被对应地设置于所述近眼显示设备本体,用于为所述近眼显示设备本体提供图像光;其中所述微投影系统包括:

一单色光源,其中所述单色光源用于发射具有预定颜色的输入单色光;

一光转化装置,其中所述光转化装置用于将来自所述单色光源的该输入单色光转化成具有不同颜色的多个输出单色光;

一扫描单元,其中所述扫描单元用于将来自所述光转化装置的该输出单色光扫描成彩色图像光;以及

一投影单元,其中所述投影单元用于将来自所述扫描单元的该彩色图像光投影以成像。


技术总结
一种光转化装置和微投影系统及其方法和近眼显示设备。该光转化装置用于将输入单色光转化成不同颜色的第一输出单色光和第二输出单色光,使得微投影系统能够采用单色光源来实现彩色图像的投影。该光转化装置包括光调制组件、第一量子点层以及第二量子点层。该光调制组件具有不完全重合的第一光路、第二光路以及第三光路,用于调制该输入单色光,使得该输入单色光分别沿着该第一光路、该第二光路以及该第三光路传播。该第一量子点层对应地位于该第一光路,用于将沿着该第一光路传播的该输入单色光转化成该第一输出单色光。该第二量子点层对应地位于该第二光路,用于将沿着该第二光路传播的该输入单色光转化成该第二输出单色光。

技术研发人员:罗丝;陈杭;胡增新
受保护的技术使用者:舜宇光学(浙江)研究院有限公司
技术研发日:2019.11.20
技术公布日:2021.05.21
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