具有超表面的动态射束转向装置的制作方法

本公开总体上涉及光学器件，尤其涉及具有超表面(metasurface)的动态射束转向装置。

背景技术：

1、折射透镜通常用于使从光源发出的光聚焦。例如，折射透镜可以具有凸表面或凹表面，以使从光源发出的光束聚焦、散焦或准直。然而，折射透镜相对于光源可能具有相当大的厚度、占用面积和/或重量，尤其是为了实现某些射束整形功能是如此的。此外，传统的折射透镜构造仅向发射的光提供静态射束形状。

技术实现思路

1、根据本发明的第一方面，提供了一种设备，该设备包括：激光器，该激光器被配置成发射激光；超表面，该超表面被配置成响应于接收到来自该激光器的该激光，产生经动态整形的激光；以及转向致动器，该转向致动器被配置成接收转向信号，其中，该转向致动器被配置成调整该超表面相对于该激光器的位置，以改变该经动态整形的激光的射束形状。

2、优选地，该转向致动器被配置成改变该超表面相对于该激光器的光轴的轴向位置。

3、优选地，该转向致动器被配置成调整该超表面相对于该激光器的该光轴的x偏移和该超表面相对于该激光器的该光轴的y偏移。

4、优选地，该转向致动器耦接到该激光器。

5、优选地，该激光器是发射近红外激光的近红外激光器。

6、优选地，该超表面包括由折射半导体层形成的纳米结构。

7、优选地，该超表面的厚度小于500nm。

8、优选地，该经动态整形的激光的偏转角为60度或更大。

9、优选地，该经动态整形的激光的偏转角为75度或更大。

10、优选地，该超表面包括多个超棱镜部件，该多个超棱镜部件逐渐增加该经动态整形的激光的偏转角。

11、优选地，该转向致动器包括以下项中的至少一者：压电式致动器、微机电系统(micro-electro-mechanical system，mems)或静电致动器。

12、优选地，该转向致动器被配置成沿第一平面调整该超表面的位置，该第一平面平行于该激光器的光学孔径的第二平面。

13、根据本发明的第二方面，提供了一种设备，该设备包括：第一激光器，该第一激光器被配置成发射第一激光穿过该第一激光器的第一孔径；第二激光器，该第二激光器被配置成发射第二激光穿过该第二激光器的第二孔径；处理逻辑，该处理逻辑被配置成响应于第一转向信号来激活该第一激光器以发射该第一激光，其中，该处理逻辑被配置成响应于第二转向信号来激活该第二激光器以发射该第二激光；第一超表面，该第一超表面设置在该第一激光器的该第一孔径上方，其中，该第一超表面被配置成响应于接收到来自该第一激光器的该第一激光，产生第一经整形的激光；以及第二超表面，该第二超表面设置在该第二激光器的该第二孔径上方，其中，该第二超表面被配置成响应于接收到来自该第二激光器的第二激光，产生第二经整形的激光，其中，该第二经整形的激光的照明分布(illumination profile)与该第一经整形的激光的照明分布不同。

14、优选地，该第一超表面和该第二超表面由相同的折射半导体层形成。

15、优选地，该相同的折射半导体层与该第一激光器和该第二激光器成一体。

16、优选地，该第一激光器是第一近红外垂直腔面发射激光器(vertical-cavitysurface-emitting laser，vcsel)，并且其中，该第二激光器是第二近红外vcsel，并且进一步其中，该处理逻辑被配置成响应于接收到该第二转向信号停用该第一激光器，并且被配置成响应于接收到该第一转向信号停用该第二激光器。

17、优选地，该转向致动器被配置成改变该超表面相对于该近红外vcsel的光轴的轴向位置。

18、优选地，该转向致动器包括以下项中的至少一者：压电式致动器、微机电系统(mems)或静电致动器。

19、优选地，第三激光器，该第三激光器被配置成发射第三激光穿过该第三激光器的第三孔径；第四激光器，该第四激光器被配置成发射第四激光穿过该第四激光器的第四孔径；第三超表面，该第三超表面设置在该第三激光器的该第三孔径上方，其中，该第三超表面被配置成响应于接收到来自该第三激光器的该第三激光，产生第三经整形的激光；以及第四超表面，该第四超表面设置在该第四激光器的该第四孔径上方，其中，该第四超表面被配置成响应于接收到来自该第四激光器的该第四激光，产生第四经整形的激光，其中，该第三经整形的激光的照明分布与该第一经整形的激光的照明分布、该第二经整形的激光的照明分布和该第四经整形的激光的照明分布不同，并且其中，该处理逻辑被配置成响应于第三转向信号来激活该第三激光器以发射该第三激光，并且进一步其中，该处理逻辑被配置成响应于第四转向信号来激活该第四激光器以发射该第四激光。

20、根据本发明的第三方面，提供了一种近眼光学元件，该近眼光学元件包括：透明光学层，其中，该透明光学层包括与该透明光学层的场景侧相对设置的向眼侧(eyewardside)；以及近红外光源，该近红外光源与该透明光学层耦接，该近红外光源包括：近红外垂直腔面发射激光器(vcsel)，该近红外vcsel被配置成发射近红外激光；超表面，该超表面被配置成响应于接收到来自该近红外vcsel的该近红外激光，产生经动态整形的近红外激光；以及转向致动器，该转向致动器被配置成接收转向信号，其中，该转向致动器被配置成调整该超表面相对于该近红外vcsel的位置以改变该经动态整形的近红外激光的射束形状，用于照亮适眼框区域。

21、优选地，该转向致动器被配置成改变该超表面相对于该近红外vcsel的光轴的轴向位置。

22、优选地，该转向致动器包括以下项中的至少一者：压电式致动器、微机电系统(mems)或静电致动器。

23、优选地，该转向致动器被配置成调整该超表面相对于该激光器的该光轴的x偏移和该超表面相对于该激光器的光轴的y偏移。

24、优选地，该转向致动器耦接到该近红外vcsel。

25、优选地，该超表面包括由折射半导体层形成的纳米结构。

26、优选地，该超表面的厚度小于500nm。

27、优选地，该超表面包括多个超棱镜部件，该多个超棱镜部件逐渐增加该经动态整形的激光的偏转角。

技术特征：

1.一种设备，所述设备包括：

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述转向致动器被配置成改变所述超表面相对于所述激光器的光轴的轴向位置；并且

3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述转向致动器耦接到所述激光器。

4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述激光器是发射近红外激光的近红外激光器。

5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述超表面包括由折射半导体层形成的纳米结构；并且/或者

6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述经动态整形的激光的偏转角为60度或更大；并且

7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述超表面包括多个超棱镜部件，所述多个超棱镜部件逐渐增加所述经动态整形的激光的偏转角。

8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述转向致动器包括以下项中的至少一者：压电式致动器、微机电系统(mems)或静电致动器。

9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述转向致动器被配置成沿第一平面调整所述超表面的位置，所述第一平面平行于所述激光器的光学孔径的第二平面。

10.一种设备，所述设备包括：

11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述第一超表面和所述第二超表面由相同的折射半导体层形成；并且

12.根据权利要求10所述的设备，其中，所述第一激光器是第一近红外垂直腔面发射激光器(vcsel)，并且其中，所述第二激光器是第二近红外vcsel，并且进一步其中，所述处理逻辑被配置成响应于接收到所述第二转向信号来停用所述第一激光器，并且被配置成响应于接收到所述第一转向信号来停用所述第二激光器。

13.根据权利要求10所述的设备，所述设备还包括：

14.一种近眼光学元件，所述近眼光学元件包括：

15.根据权利要求14所述的近眼光学元件，其中，所述转向致动器被配置成改变所述超表面相对于所述近红外vcsel的光轴的轴向位置。

技术总结
射束转向设备包括激光器和超表面，该超表面用于激光的动态射束整形。转向致动器可以相对于激光器调整超表面以动态地整形射束。可以选择性地激活多个激光器中的激光器以产生期望的射束形状。

技术研发人员：迈克·安德烈·舍勒,杨浩,莉莉安娜·鲁伊斯·迪亚斯
受保护的技术使用者：元平台技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16