CN105579883A - 图像投影仪和光学组件 - Google Patents

Abstract

一种图像投影仪(2，2b，2c)包括：光源(4)，用于提供光束(5)；MEMS镜(6)，布置成使得它可以接收光束(5)，并且可以围绕至少一个振荡轴(7a，7b)振荡以便扫描所述光束(5)；一个或多个多光束生成器(8，80，41，61，62)，所述一个或多个多光束生成器中的每个多光束生成器包括布置成接收由MEMS镜(6)反射的光束(5)的平面分束器(9)以及可接收光束(5)中透射穿过平面分束器(9)的部分的平面反射器(10)，从而使得所述一个或多个多光束生成器(8，80，41)中的每个多光束生成器可以生成多个光束(15a-c)，并且其中平面分束器(9)和平面反射器(10)布置成平行；以及聚焦透镜(11)，它布置成接收由所述一个或多个多光束生成器(8，80，41，61，62)生成的多个光束(15a-c)；其中，在所述一个或多个多光束生成器(8，80，41，61，62)的每个多光束生成器中，平面分束器(9)和平面反射器(10)之间的距离(h)使得平面分束器(9)和平面反射器(10)之间的光学距离(OD)大于或等于光束(5)的相干长度的一半。还提供包括该图像投影仪的光学组件(1，20，30，40，60)。

Description

图像投影仪和光学组件

技术领域

本发明涉及图像投影仪和包含图像投影仪的光学组件，其适合在平视显示器中使用，并且配置成实现斑点和波纹的减少。

背景技术

在投影组件中，投射到投影屏幕上的光可造成降低投影图像的分辨率的斑点。例如，在包括平视显示器的投影组件中，相干光投射到平视显示器上，从而使得投影图像出现在平视显示器上。

在包括平视显示器的投影组件中，平视显示器通常以透明屏幕(例如，车辆的挡风玻璃)的形式提供；相干光投射到透明屏幕上，以使得虚拟图像在屏幕之外的某个点处可见。透明屏幕的表面不是完全光滑的；因此，当相干光投射到透明屏幕上时，透明屏幕将使相干光随机地漫射，从而造成随机干涉，随机干涉造成降低虚拟图像的分辨率的斑点。

为了解决出现在包括平视显示器的投影组件中的这种斑点问题，已知的是提供显微透镜阵列形式(或显微镜阵列形式)的平视显示器。显微透镜阵列中的每个透镜的表面是完全光滑的，因此它将不使它所接收的相干光随机地漫射；因此，不造成随机干涉或斑点。但是，当相干光投射到显微透镜阵列上时，显微透镜阵列将造成称为波纹的规则衍射和规则干涉。波纹作为虚拟图像上的强度变化出现；因此，波纹有损投影图像的质量。

现有技术中的许多解决方案专有地解决了斑点或波纹的问题，但是没有一种解决方案提供同时解决两个问题的单个充足的解决方案。US20040257664公开一种针对斑点的解决方案，但是该解决方案不能有效减少波纹，因为该系统没有配置成在多光束之间形成一定角度，由此通过使第二光束的干涉最大值在第一光束的干涉最大值之间配合来允许用第二光束的干涉平均第一光束的干涉。

现有技术的其它解决方案利用防波纹滤光器或防混淆滤光器，但是这些解决方案没有提供手段来实现充分的斑点减少；而且，这些解决方案没有并入诸如显微透镜阵列的斑点减少手段，因为它们投射偏振光，并且显微透镜阵列无法减少偏振光中的斑点，因为显微透镜的斑点或波纹图案对于偏振的两个正交方向是相同的。

本发明的目的是缓解或消除上述问题中的至少一些问题。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种图像投影仪，它包括：用于提供光束的光源；MEMS镜，布置成使得它可以接收光束，并且可以围绕至少一个振荡轴振荡以便扫描所述光束；一个或多个多光束生成器，所述一个或多个多光束生成器中的每个多光束生成器包括布置成接收由MEMS镜反射的光束的平面分束器以及可接收光束中透射穿过平面分束器的部分的平面反射器，从而使得所述一个或多个多光束生成器中的每个多光束生成器可以生成多个光束，并且其中平面分束器和平面反射器布置成平行；以及聚焦透镜，布置成接收由所述一个或多个多光束生成器生成的多个光束；其中，在所述一个或多个多光束生成器的每个多光束生成器中，平面分束器和平面反射器之间的距离(h)使得平面分束器和平面反射器之间的光学距离(OD)大于或等于光束的相干长度的一半。

优选地，光束是准直光束。优选地，光源配置成提供准直光束。

所述一个或多个多光束生成器可以包括定义平面分束器的平面分束器元件以及定义平面反射器的平面反射器元件，平面分束器元件和平面反射器元件平行布置并且隔开一定距离，以使得在平面分束器元件和平面反射器元件之间存在空气间隙，并且其中光学距离(OD)定义为：

$OD=\frac{t}{cos\left({\mathrm{\θ}}_2\right)}+\frac{h}{cos\[{\sin }^{-1}\left(\frac{{\mathrm{nsin\θ}}_2}{n_3}\right)\]}$

${\mathrm{\θ}}_2={\sin }^{-1}\left(\begin{array}{c}{n}_1{\mathrm{sin\θ}}_i\\ n\end{array}\right)$

其中‘t’是平面分束器元件的厚度，‘θi’是光束在平面分束器元件上的入射角，‘n1’是光束在入射在平面分束器元件上之前经过的材料的折射率，‘n’是平面分束器元件的折射率，‘h’是平面分束器元件和平面反射器元件之间的距离，‘n3’是空气间隙中的空气的折射率。

所述一个或多个多光束生成器可以包括：透明材料块；位于透明材料块的第一表面上的半反射材料平面涂层，它定义平面分束器；以及提供在该透明材料块的第二相对表面上的反射材料平面涂层，它定义平面反射器，并且其中光学距离(OD)定义为：

$OD\frac{h}{cos\left({\mathrm{\θ}}_2\right)},$

其中h是半反射材料涂层和反射材料涂层之间的距离，并且θ₂是：

${\mathrm{\θ}}_2={\sin }^{-1}\left(\frac{n_1{\mathrm{sin\θ}}_i}{n}\right)$

其中‘θ_i’是光束在半反射材料平面涂层上的入射角(AOI)，‘n1’是光束在入射在半反射材料平面涂层上之前经过的材料的折射率，‘n’是半反射材料平面涂层的折射率。

图像投影仪可以包括布置成进行光学通信的多个多光束生成器，并且其中所述多个多光束生成器中的每个多光束生成器的平面分束器和平面反射器位于不同定向的平面上或布置成平行于不同定向的平面。

平面分束器可以配置成具有40％反射-60％透射的分束比。优选地，平面分束器配置成具有45％反射和55％透射的分束比。

平面分束器可以布置成使得光束中透射穿过平面分束器并由平面反射器反射的部分可以直接传到聚焦透镜，而不经过平面分束器。例如，平面分束器的位置可以从平面反射器的位置偏移，以使得平面分束器不完全覆盖平面反射器。或者，平面分束器可以具有比平面反射器小的尺寸，以使得平面分束器不完全覆盖平面反射器。偏移定位和更小尺寸的组合也是可能的。

根据本发明的一个方面，提供一种光学组件，它包括：根据前述权利要求中任一权利要求所述的图像投影仪；布置成接收经过聚焦透镜的光的屏幕，其中屏幕配置成使它接收的光漫射；以及平视显示器，布置成接收由屏幕漫射的光。

屏幕优选是漫射体；屏幕可以是显微透镜阵列、显微镜阵列或白板。

优选地，图像投影仪定位成使得图像投影仪的聚焦透镜位于距离屏幕等于聚焦透镜的焦距的距离的位置。

光学组件可以配置成具有大于观看者的数值孔径的数值孔径。优选地，光学组件可以配置成具有大于代表观看者的数值孔径的预定义数值孔径值的数值孔径。最优选地，光学组件可以配置成具有大于0.016的数值孔径。光学组件的数值孔径定义为(d/2)/(F.M)，其中M是平视显示器的放大倍数，F是聚焦透镜的焦距，并且d是从多光束生成器输出的两个连续多光束之间在所述多光束入射在聚焦透镜上之前的距离。

光学组件可以配置成使得‘d’满足以下条件：

d＝2(ttanθ₂+htanθ₃)cosθ_i

${\mathrm{\θ}}_2={\sin }^{-1}\left(\frac{n_1{\mathrm{sin\θ}}_i}{n}\right)$

${\mathrm{\θ}}_3={\sin }^{-1}\left(\frac{{\mathrm{nsin\θ}}_2}{n_3}\right)$

其中‘t’是平面分束器的厚度，‘θ_i’是光束在平面分束器上的入射角(AOI)，‘n1’是光束在入射在平面分束器上之前经过的材料的折射率，‘n’是平面分束器的折射率，‘h’是平面分束器和平面反射器之间的距离，‘n3’是占据平面分束器和平面反射器之间的空间的材料的折射率。例如，‘t’可以是平面分束器元件的厚度，‘θ_i’可以是光束在平面分束器元件上的入射角(AOI)，‘n1’是光束在入射在平面分束器元件上之前经过的材料的折射率(例如，‘n1’可以是空气的折射率)，‘n’可以是平面分束器元件的折射率，‘h’是平面分束器元件和平面反射器元件之间的距离，‘n3’是占据平面分束器元件和平面反射器元件之间的空间的材料的折射率(例如，‘n3’可以是空气的折射率)。

光学组件可以配置成使得‘d’满足以下条件：

$d=2h\tan \[{\sin }^{-1}\left(\frac{{\mathrm{sin\θ}}_i}{n}\right)\]{\mathrm{cos\θ}}_i$

其中‘h’是平面分束器和平面光束反射器之间的距离，n是平面分束器和平面光束反射器之间的材料的折射率，θ_i是光束在半反射材料涂层上的入射角。例如，‘h’可以是提供在透明块的表面上的半反射材料涂层和提供在透明块的相对表面上的反射材料涂层之间的距离，n可以是透明块的折射率，θ_i可以是光束在半反射材料涂层上的入射角。

光学组件可以配置成使得‘d’满足以下条件：

$d=2Ftan\frac{{\mathrm{\θ}}_P}{4}(2k+1)$

其中F是聚焦透镜的焦距，k是作为多光束生成器的阶的整数，并且θ_p等于：

${\mathrm{\θ}}_P=\frac{\mathrm{\λ}}{P}$

其中λ是光束的波长，并且‘P’是显微透镜阵列的节距。

k可以是任何整数0、1、2、3、4…，它优选应当选择成使得它将使得OD大于或等于相干光束的相干长度的一半。它也可以选择成使得确保，对于光束中所使用的所有波长λ，OD大于或等于相干光束的相干长度的一半(例如，在h＝5.12的情况下，对于红色、绿色和蓝色光束，分别选择k＝4、5、6)。

光学组件可以配置成使得平面分束器和平面反射器之间的距离‘h’等于：

$h=\frac{d}{2tan\left|{\sin }^{-1}\left(\frac{{\mathrm{sin\θ}}_i}{n}\right)\right|{\mathrm{cos\θ}}_i}$

其中‘n’是平面分束器和平面反射器之间的材料的折射率，θ_i是光束在分束器上的入射角，并且‘d’是从多光束生成器输出的两个连续多光束之间在所述多光束入射在聚焦透镜上之前的距离。

优选地，平面分束器和平面反射器之间的距离‘h’介于0.5mm和10mm之间。更优选地，平面分束器和平面反射器之间的距离‘h’介于3mm-4mm之间。

屏幕可以包括显微透镜阵列。显微透镜阵列可以包括不同尺寸的显微透镜，以使得显微透镜阵列在显微透镜阵列中的显微透镜之间具有多个不同的节距长度。

屏幕可以包括显微镜阵列。显微镜阵列可以包括不同尺寸的显微镜，以使得显微镜阵列在显微镜之间具有多个不同的节距长度。连续显微透镜或显微镜之间的节距(P)可以等于：

P＝(P_eff/cosθ_scan)

其中P_eff是预定义有效节距值，并且θ_scan是来自投影仪装置的光在显微透镜或显微镜上的入射角。通常，预定义有效节距值将是用户希望所扫描的光在入射在显微透镜/显微镜阵列上时经历的节距值。由于P沿扫描角度变化(即，显微透镜或显微镜的尺寸变化(随扫描方向增大或减小))，所以P_eff在整个扫描角度中在预定义值保持恒定。

连续显微透镜或显微镜之间的节距(P)可以等于：

其中k是作为多光束生成器的阶的整数，θ_i是光束在平面分束器上的入射角，F是准直透镜的焦距，λ是光束的波长，‘h’是平面分束器和平面反射器之间的距离，n是平面分束器和平面反射器之间的材料的折射率。

在另一个实施例中，来自光源的独立的红色、绿色和蓝色光束的连续发射与MEME镜的振荡同步，以使得红色、绿色和蓝色光束入射在聚焦透镜的预定义相应点上，从而补偿色差，以确保红色、绿色和蓝色光束由聚焦透镜聚焦到屏幕的相同点上。优选地，红色、绿色和蓝色光束定义像素的红色、绿色和蓝色；并且因此，每个光束中的红光、绿光和蓝光的量与即将投影的像素中的红光、绿光和蓝光的量成比例。

附图说明

借助于仅通过示例方式给出并由附图图示的本发明的实施例的描述将更好地理解本发明，附图中：

图1示出根据本发明一个实施例的光学组件的平面图；

图2示出根据本发明另一个实施例的光学组件的透视图；

图3示出根据本发明另一个实施例的光学组件的透视图；

图4示出根据本发明一个实施例的光学组件的平面图；

图5a提供可在本发明的光学组件中使用的屏幕的备选配置的正视图；图5b示出由于使用标准显微透镜阵列作为屏幕而引起的问题；

图6提供根据本发明另一个实施例的光学组件的透视图；

图7示出一个光束的干涉图案的最大值覆盖另一光束的干涉图案的最小值。

具体实施方式

图1示出根据本发明一个实施例的光学组件1的平面图。光学组件1包括根据本发明一个实施例的图像投影仪2和显微透镜阵列3形式的屏幕3。显微透镜阵列3包括显微透镜3’的阵列。

应了解，屏幕3不限于是显微透镜阵列；屏幕3可以采用任何合适的形式，例如，屏幕3可以是显微镜阵列或漫射体，如墙面、白板或标准投影仪屏幕。此外，在该示例性实施例中，显微透镜阵列3中的每个显微透镜3’为相同尺寸；因此，显微透镜阵列3中的显微透镜3’之间的节距‘P’在显微透镜阵列3中为恒定。但是，如将关于本发明的另一个实施例所描述，显微透镜阵列可以包括具有不同尺寸的显微透镜，从而使得显微透镜阵列中的显微透镜之间的节距在显微透镜阵列中不同。节距‘P’是显微透镜的中心到它的相邻显微透镜的中心之间的距离。

图像投影仪2包括：提供准直光束5的光源4；以及MEMS镜6，它布置成使得它可以接收准直光束5。MEMS镜6配置成使得它可以围绕两个正交振荡轴7a、b振荡，从而使得它可以在两个维度中扫描准直光束5。将了解，MEMS镜6可以配置成围绕任意数量的振荡轴振荡。例如，MEMS镜6可以配置成围绕单个振荡轴振荡，从而使得它可以在一个维度中扫描准直光束5。在另一个变型中，图像投影仪2可以包括布置成彼此进行光学通信的两个MEMS镜，一个MEMS镜配置成围绕一个振荡轴振荡，而第二MEMS镜配置成围绕与第一振荡轴正交的第二振荡轴振荡，从而使得这两个MEMS镜可以在两个维度中共同扫描准直光束5。

图像投影仪2还包括多光束生成器8。多光束生成器8包括平面分束器元件90形式的平面分束器9，它布置成接收由MEMS镜6反射的准直光束5。平面分束器元件90反射准直光束5的部分5b，并透射准直光束5的另一部分5a。平面分束器元件90配置成具有40％反射-60％透射的分束比。

多光束生成器8还包括平面反射器元件100(例如，镜子)形式的平面反射器10，它可以接收并且随后反射准直光束中透射穿过平面分束器元件90的部分5a。多光束生成器8因而从单个准直光束5生成多光束15a-c。为清楚起见，图中只示出三个多光束15a-c，但是应了解，多光束生成器8可以生成任意数量的多光束。

平面分束器元件90和平面反射器元件100布置成平行。平面分束器元件90和平面反射器元件100还布置成使得平面分束器元件90和平面反射器元件100之间的光学距离大于或等于准直光束5的相干长度的一半(通常，准直光束5的相干长度将是固定值；准直光束5的相干长度是生成准直光束5的光源4的属性，并且作为光源4的规格的一部分给出)。光学距离定义为：

$OD-\frac{t}{cos\left({\mathrm{\θ}}_2\right)}+\frac{h}{cos\[{\sin }^{-1}\left(\frac{{\mathrm{nsin\θ}}_2}{n_3}\right)\]}$

${\mathrm{\θ}}_2={\sin }^{-1}\left(\frac{n_1{\mathrm{sin\θ}}_i}{n}\right)$

其中，‘OD’是光学距离，‘t’是平面分束器元件90的厚度，‘θ_i’是准直光束5(优选是中心光束)在平面分束器元件90上的入射角(AOI)，‘n1’是准直光束5在入射在平面分束器元件90上之前经过的材料的折射率(例如，在该示例中，准直光束在入射在平面分束器元件90上之前经过的材料是空气，因此‘n1’等于‘空气’折射率)，‘n’是平面分束器元件90的折射率，‘h’是平面分束器元件90和平面反射器元件100之间的距离，‘n3’是占据平面分束器元件90和平面反射器元件100之间的空间13的材料的折射率。在该实施例中，平面分束器元件90和平面反射器元件100之间的空间13由‘空气’占据(即，平面分束器元件90和平面反射器元件100之间存在空气间隙13)，并且准直光束5在入射在平面分束器元件90上之前经过‘空气’，从而使得n1＝n3＝1，从而在该示例中，光学距离定义为：

$OD=\frac{t}{cos\[{\sin }^{-1}\left(\frac{{\mathrm{sin\θ}}_i}{n}\right)\]}+\frac{h}{cos\left({\mathrm{\θ}}_i\right)}$

尽管图1中示出的该示例将多光束生成器8示为包括分别定义平面分束器9和平面反射器10并且由空气间隙间隔的平面分束器元件90和平面反射器元件100，但是应了解，多光束生成器8可以具有任何其它合适的配置。例如，在另一个实施例中，具有厚度‘h’的材料(优选为透明材料(例如，玻璃))块占据空间13。平面分束器9和平面反射器10贴附、紧靠或形成在材料块的相对两侧上，因此平面分束器9和平面反射器10隔开固定距离‘h’(在此情况下，‘h’等于材料块的厚度)。在此情况下，光学距离定义为：

$OD=\frac{h}{cos\left({\mathrm{\θ}}_2\right)}$

其中‘h’是平面分束器9和平面反射器10之间的距离(即，材料块的厚度)，并且θ₂是：

${\mathrm{\θ}}_2={\sin }^1\left(\frac{n_1{\mathrm{sin\θ}}_i}{n}\right)$

其中‘θ_i’是准直光束5(优选是中心光束)在平面分束器元件90上的入射角(AOI)，‘n1’是准直光束5在入射在平面分束器元件90上之前经过的材料的折射率(例如，在该示例中，准直光束在入射在平面分束器元件90上之前经过的材料是空气，因此‘n1’等于‘空气’折射率)，‘n’是平面分束器元件90的折射率。

例如，在如图1所示的实施例的变型中，多光束生成器可以包括玻璃块，在玻璃块的一个表面上具有分束器涂层，并且在玻璃块的第二相对表面上具有反射涂层。在该变型中，分束器涂层定义平面分束器9，而反射涂层定义平面反射器10，并且光学距离定义为：

$OD=\frac{h}{\cos \left({\mathrm{\θ}}_2\right)}$

其中‘h’是分束器涂层(即，平面分束器9)和反射涂层(即，平面反射器10)之间的距离，换句话说，‘h’等于玻璃块的厚度；并且θ₂是：

${\mathrm{\θ}}_2={\sin }^{-1}\left(\frac{n_1{\mathrm{sin\θ}}_i}{n}\right)$

其中‘θ_i’是准直光束5(优选是中心光束)在平面分束器9上的入射角(AOI)，‘n1’是准直光束5在入射在平面分束器9上之前经过的材料的折射率(例如，‘空气’折射率)，‘n’是平面分束器9的折射率。图像投影仪2还包括聚焦透镜11，它布置成接收从多光束生成器8输出的多光束15a-c。

图像投影仪2布置成使得距离显微透镜阵列3的距离‘F’等于聚焦透镜11的焦距。

有利地，在如图1所示的实施例中，平面分束器9(平面分束器元件90)和平面反射器10(平面反射器元件100)使得准直光束5分裂成多光束15a-c；因为光学距离大于或等于准直光束的相干长度的一半，所以这些多光束“独立”；如果两个光束的光程之差大于生成这两个光束的光源的相干长度，那么这两个光束“独立”。参考图1中示出的光学组件1，光束15a只由平面分束器元件90反射，而连续(或相邻)光束15b由平面分束器元件90透射并由平面反射器元件100反射且由平面分束器元件90再次透射。由于平面分束器元件90和平面反射器元件100之间的光学距离大于或等于准直光束5的相干长度的一半，所以光束15b行进的光学距离比光束15a所行进的光学距离大至少等于光源4的相干长度的量。因此，连续(即，相邻)多光束15a和15b彼此独立。其它连续(即，相邻)多光束(15c等)也将具有至少相差大于或等于光源4的相干长度的距离的光程。

由于平面分束器9(平面分束器元件90)和平面反射器10(平面反射器元件100)布置成平行，所以接着利用聚焦透镜11将多光束15a-c聚焦到显微透镜阵列3的相同点16上，从而在点16处定义投影图像的单个像素17。由于准直光束5由多光束生成器8分裂成多个独立光束15a-c，所以所述多个独立光束15a-c各自产生它们自己的斑点和波纹图案；因此，当这些多光束15a-c聚焦到相同点16上时，所述多个独立光束15a-c中的每个光束的斑点和波纹图案将在点16处重叠，并且因此将最终得到平衡；因此，对于观看像素17的观看者可见的斑点和波纹将减少。实际上，是观看者的眼睛在观看像素17时将波点和斑纹图案最终进行了平衡。以此方式将图像的每个像素投射到显微透镜阵列3上，从而使得在投射在显微透镜阵列3上的整个图像上的斑点和波纹图案有所减少。

为了确保平面分束器9(平面分束器元件90)和平面反射器10(平面反射器元件100)之间的光学距离大于或等于准直光束的相干长度的一半，制造商通常将计算准直光束5(优选是中心光束)在分束器9上的最小入射角‘θ_i’。可以用例如以下方式来寻找最小入射角：当MEMS镜6休息(即，MEMS镜6不振荡)时，由MEMS镜6反射向分束器9的准直光束5定义什么是‘中心光束’。应注意，在该实施例中，并且对于本文中所描述的每个其它实施例，当MEMS镜6休息时，它不围绕振荡轴7a、b振荡，并且假设当MEMS镜6休息时，它将位于它的振荡幅度的中心；例如，如果MEMS镜6可以在±45°之间振荡，那么当MEMS镜6在休息时，它将定位在0°。

制造商可以调整和测量中心光束在分束器9上的入射角‘θ_i’。然后，最小入射角等于中心光束的入射角‘θ_i’减去MEMS镜可以扫描准直光束5的最大角度的一半。如果最小入射角的值小于0°，那么采用0°作为最小入射角。然后，利用上文所描述的光学距离‘OD’公式，并利用构成多光束生成器的材料的已知折射率，制造商可以调整尺寸‘t’和‘h’，以使得光学距离大于或等于已知的准直光束的相干长度的一半。

在另一种类型的光学组件中，可以提供用于生成所述多个独立光束15a-c的多个不同的光源，每个光源生成所述多个独立光束15a-c之一。由于每个光束将来自不同光源，所以这些多光束15a-c将是“独立的”。例如，第一光源可用于生成光束15a，第二光源可用于生成光束15b，而第三光源可用于生成光束15c。在该变型中，不需要平面分束器9和平面反射器10；并且光学组件可以配置成使得第一、第二和第三光源生成直接传到聚焦透镜11的相应光束15a-c。

图2示出根据本发明另一个实施例的光学组件20的透视图。该光学组件包括图1中示出的光学组件1的许多相同特征，并且赋予类似特征相同的参考数字。

光学组件20还包括平视显示器21，它布置成接收来自显微透镜阵列3的光。平视显示器21布置在距离显微透镜阵列3距离‘L’的位置，其中‘L’等于：

(Ze-z)/M

其中，‘Ze’是从其中光学组件20投射虚拟图像22的预定义位置到其中观看者应当观看虚拟图像22的预定义位置的距离，‘z’是平视显示器21与其中观看者应当观看虚拟图像22的预定义位置之间的距离，并且‘M’是平视显示器21的放大倍数。由聚焦透镜11聚焦到显微透镜阵列3上的多光束15a-c由显微透镜阵列3漫射。漫射光23经过平视显示器21以便在平视显示器21以外的位置投射虚拟图像22。虚拟图像22将是与投射到显微透镜阵列3上的图像相同的图像，但是虚拟图像22可能更大(或更小)，因为它可通过平视显示器21放大(或缩小)。

光学组件20配置成使得它具有大于观看虚拟图像22的观看者27的数值孔径的数值孔径。优选地，光学组件20配置成使得它具有大于代表观看者的数值孔径的预定义数值孔径值的数值孔径；预定义数字孔径值通常是0.016。0.016是对于距离观看者大于或等于300mm的虚拟图像位置具有介于1-10mm之间的瞳孔大小的观看者的最大数值孔径。

光学组件20的数值孔径定义为：

(d/2)/(F.M)

其中M是平视显示器21的放大倍数，F是聚焦透镜11的焦距，并且‘d’是从多光束生成器8输出的两个连续(即，两个相邻)多光束15a-c之间在入射在聚焦透镜11上之前测量的距离，并由下式给出：

d＝2(ttanθ₂+htanθ₃)cosθ_i

${\mathrm{\θ}}_2={\sin }^{-1}\left(\frac{n_1{\mathrm{sin\θ}}_i}{n}\right)$

${\mathrm{\θ}}_3={\sin }^{-1}\left(\frac{{\mathrm{nsin\θ}}_2}{n_3}\right)$

其中‘t’是平面分束器元件90的厚度，‘θ_i’是准直光束5(优选是中心光束)在平面分束器元件90上的入射角(AOI)，‘n1’是准直光束5在入射在平面分束器元件90上之前经过的材料的折射率(在该示例中是‘空气’折射率)，‘n’是平面分束器元件90的折射率，‘h’是平面分束器元件90和平面反射器元件100之间的距离，‘n3’是占据平面分束器元件90和平面反射器元件100之间的空间13的材料的折射率(在该示例中是‘空气’折射率)。

在图2中示出的实施例的优选变型中，‘d’优选满足以下等式：

$d=F\tan \[(2k+1)\frac{{\mathrm{\θ}}_p}{2}\]$

其中θ_p等于：

${\mathrm{\θ}}_P=\frac{\mathrm{\λ}}{p}$

其中λ是准直光束5的波长，并且‘P’是显微透镜阵列3的节距，它是从显微透镜阵列3的显微透镜的中心到它的相邻显微透镜的中心的距离，k是定义多光束生成器8的阶的整数，并且θ_p是多光束15a-c之一的干涉最大值(或最小值)之间的角度间隔；这意味着，第一光束15a的连续干涉最大值将出现在0θ_p、1θ_p、2θ_p、3θ_p…等处。为了使多光束15a-c中的另一光束(例如，第二光束15b)的干涉图案的最大值覆盖第一光束15a的干涉图案的最小值，它的干涉图案的最大值必须在第一光束15a的干涉图案的两个连续最大值之间配合；因此，第二光束15b的干涉图案的最大值必须出现在θ＝θ_p/2、1.5θ_p、2.5θ_p、3.5θ_p…等处。

因此，利用条件θ＝θ_p/2、1.5θ_p、2.5θ_p、3.5θ_p…等计算‘d’给出：

d＝Ftan(θ)＝Ftan(θ_p/2)

由于干涉是周期性的，所以该等式对于每个奇数整数(2k+1)倍也成立，从而使得：

d＝Ftan[(2k+1)θ_p/2]

有利地，当满足‘d’的这个条件时，波纹减少得以进一步增加。

准直光束5(优选是中心光束)在分束器元件90上的入射角(AOI)‘θ_i’是准直光束5和平面分束器元件90的平面表面9a的法线向量之间的角度。优选地，AOI是中心光束和平面分束器元件90的平面表面9a的法线向量之间的角度，其中中心光束是在MEMS镜6休息时(即，没有围绕振荡轴7a、b振荡时，换句话说是当MEMS镜6没有开动时)反射向平面表面9a的光束。例如，可以利用中心光束来进行计算以便寻找平面分束器元件90的厚度‘t’以及平面分束器元件90和平面反射器元件100之间的距离‘h’的合适尺寸，从而确保平面分束器元件90和平面反射器元件100的‘OD’大于或等于准直光束5的相干长度的一半，并且光学组件20的数值孔径大于观看者27的数值孔径。

通过测量MEMS镜休息时投射在分束器9上的准直光束5与分束器元件90的表面9a的法线之间的角度来寻找中心光束。平面分束器的折射率(‘n’)是通常从材料数据库给定的已知值。然后，选择‘t’和‘h’的合适尺寸，以使得平面分束器元件90和平面反射器元件100之间的光学距离‘OD’大于或等于准直光束5的相干长度的一半，并且光学组件20的数值孔径(即，(d/2)/(FM))大于观看者27的数值孔径。

观看者27的数值孔径由下式定义：

(y/2)/(Ze)

其中y是观看者27的瞳孔大小，并且Ze是从其中光学组件20投射虚拟图像22的预定义位置到其中观看者将观看虚拟图像22的预定义位置的距离。瞳孔大小取决于每个观看者的相貌和环境光条件，且其大小可以在1-10mm之间变化。虚拟图像22相对于观看者27的位置/距离优选是预定义值，并且它等于‘Ze＝(L.M)+z’，其中‘L’是显微透镜阵列3和平视显示器21之间的距离，并且‘z’是观看者27的眼睛的预定义位置与平视显示器21之间的距离。‘L’利用等式L＝(Ze-z)/M来确定，它通常介于1-500mm之间。‘z’优选是预定义值，并且通常介于500-1200mm之间。介于500-1200mm之间的距离是汽车驾驶员的眼睛与汽车中的平视显示器21的位置之间的典型距离。‘M’优选是代表虚拟图像22的位置的预定义值；虚拟图像22的位置可以通过改变‘M’来改变。通常，‘M’的预定义值由制造商给定。

在制造过程中，给定Ze、z、M和L的固定预定义值。平视显示器的放大倍数M优选在1-20范围内。聚焦透镜的焦距F优选在5-1000mm范围内；并且对于d:t和h优选在0.1-100mm范围内，且n优选在1-4范围内，θ_i优选在0-89°范围内，从而使得d优选在9.5×10^-4mm-55mm范围内。

制造商将定位平面反射器元件100和平面分束器元件90以达到‘h’和‘d’的合适值，并将调整显微透镜阵列3的位置和/或图像投影仪2的位置并用具有合适焦距的聚焦透镜取代聚焦透镜11，以达到‘F’的合适值，从而确保光学组件20具有大于观看虚拟图像22的观看者27的数值孔径的数值孔径，并且使得平面分束器元件90和平面反射器元件100之间的光学距离(OD)大于或等于准直光束5的相干长度的一半。注意，如果显微透镜阵列3的位置和/或图像投影仪2的位置发生移动，那么具有合适焦距的聚焦透镜是可定位在图像投影仪2和显微透镜阵列3之间距离显微透镜阵列等于聚焦透镜的焦距‘F’的距离的聚焦透镜。

例如，在正常照明条件下，观看者27的眼睛可以测量3mm，从而使得‘y＝3mm’。虚拟图像22可以希望位于距离观看者27‘Ze＝2250mm’的距离，因为通常对于汽车应用中的平视显示器，希望虚拟图像投射在汽车正前方，因此观看者27的数值孔径是0.00067。通常，‘M’对于系统紧凑度等于6。为了获得良好的虚拟图像质量，像素密度必须为至少60像素/度。这隐含对虚拟图像大小和分辨率的条件。例如，图像可以具有720p分辨率，这意味着图像具有1280×720个像素。如果从2250mm的距离观看图像，那么它必须具有846×473mm的最大尺寸才能具有60像素/度的最小值。在放大倍数为6的情况下，显微透镜阵列3上的图像测量141×79mm。因此，可以调整显微透镜阵列3和/或聚焦透镜11的位置，和/或可以用具有合适焦距的聚焦透镜来取代聚焦透镜11，以便达到F的合适尺寸，由此确保在显微透镜阵列3上生成小于或等于尺寸141×79mm的图像，否则虚拟图像22的质量将下降。实际上，它将取决于MEMS镜6的整个光学扫描角度。利用MEMS镜投影系统获得适当图像大小总是可能的。如果显微透镜阵列3上的图像太小，那么可以用具有合适焦距的聚焦透镜来取代聚焦透镜11，或者将图像投影仪2移动到进一步远离显微透镜阵列3的位置，直到显微透镜阵列上的图像尺寸小于或等于尺寸141×79mm。类似地，如果显微透镜阵列3上的图像太大，那么聚焦的人可以将图像投影仪2移动到进一步远离显微透镜阵列3的位置，并用具有合适焦距的聚焦透镜来取代聚焦透镜11，直到显微透镜阵列上的图像尺寸小于或等于尺寸141×79mm。一旦找到在显微透镜阵列3上提供小于或等于尺寸141×79mm的图像尺寸的‘F’的值，便接着确定平面分束器元件90的厚度‘t’的合适值以及平面分束器元件90和反射器元件100之间的距离‘h’的合适值，以使得平面分束器元件90和平面反射器元件100之间的‘OD’大于或等于准直光束5的相干长度的一半，并且光学组件20的数值孔径大于观看者27的数值孔径。通常，‘F＝200mm’，从而使得‘d’必须大于或等于2×F×M×0.00067＝1.61mm。

在该实施例中，平面分束器元件90和平面反射器元件100之间的空间13由空气占据，并且准直光束5在入射在平面分束器元件90上之前经过空气，从而使得n1＝n3＝1，入射角‘θ_i’为45°，并且分束器材料为玻璃，从而使得‘n＝1.52’，因此在该示例中，光学距离定义为：‘OD＝t/0.885+h/0.707’；选择‘t’和‘h’的合适值，以使得平面分束器元件90和平面反射器元件100之间的光学距离(OD)大于或等于准直光束5的相干长度的一半，例如在红色二极管激光器的情况下为1mm。根据这些数字，可以调整光学组件20中的‘t’和‘h’的尺寸，以使得光学组件20的‘OD’至少为1mm，并且‘d’至少为1.61mm。

有利地，在图2中示出的这个光学组件20实施例中，由于平面分束器元件90和平面反射器元件100平行布置并且具有大于准直光束5的相干长度的一半的光学距离，所以它的图像投影仪2提供与图1中示出的光学组件1的图像投影仪2相同的减少的斑点和减少的波纹图案的优点。此外，由于光学组件20配置成使得它具有大于观看虚拟图像22的观看者27的数值孔径的数值孔径，所以由多个独立光束15a-c中的每个光束造成的斑点图案彼此解相关；这导致斑点的进一步减少。

此外，由于在该光学组件20中，从多光束生成器8输出的两个连续(即，两个相邻)多光束15a-c之间在入射在聚焦透镜11上之前测量的距离‘d’等于：

d＝2(ttanθ₂+htanθ₃)cosθ_i

所以达成波纹的更好的减少，这是因为‘d’的这个条件确保多光束15a-c中的至少一个光束的干涉图案的最大值更精确地覆盖多光束15a-c中的至少一个其它光束的干涉图案的最小值，反之亦然；实际上，将存在许多个多光束15a-c和不同光束的干涉图案的最大值和最小值的许多个更精确的重叠。

在一个实施例中，‘d’满足以下等式：

$d=F\tan \[(2k+1)\frac{{\mathrm{\θ}}_p}{2}\]$

其中θ_p等于：

${\mathrm{\θ}}_P=\frac{\mathrm{\λ}}{p}$

其中λ是准直光束5的波长，并且‘P’是显微透镜阵列3的节距，它是从显微透镜阵列3的显微透镜的中心到它的相邻显微透镜的中心的距离，k是定义多光束生成器8的阶的整数，并且θ_p是多光束15a-c之一的干涉最大值之间的角度间隔，在该实施例中，于是有利的是，达成波纹的进一步减少。

图3示出根据本发明另一个实施例的光学组件30的透视图。如图3所示的光学组件30具有如图2所示的光学组件20的许多相同特征，并且赋予类似特征相同的参考数字。

但是，与图2中示出的实施例相比，光学组件30包括根据本发明另一个实施例的图像投影仪2b，它包括在平面分束器9和平面反射器10之间具有玻璃块81的多光束生成器80(将了解，本发明不限于需要玻璃块；将了解，在多光束生成器80中可以使用任何合适的光学透明材料)。平面分束器涂层82提供在玻璃块81的一个表面83上，而平面反射涂层84提供在玻璃块的第二相对表面85上。平面分束器涂层82可以包括半反射材料，而平面反射涂层84可以包括反射材料。玻璃块的相对表面83、85是平坦的并且彼此平行，从而使得平面分束器涂层82和平面反射涂层84也是平行且平坦的。在该实施例中，平面分束器涂层82定义平面分束器9，而平面反射涂层84定义平面反射器10，并且平面分束器9(平面分束器涂层82)和平面反射器10(平面反射涂层84)之间的光学距离由下式定义：

$OD=\frac{h}{cos\left({\mathrm{\θ}}_2\right)}$

其中‘h’是平面分束器涂层82和平面反射涂层84之间的距离(即，玻璃块81的厚度‘T’)，并且θ₂是：

${\mathrm{\θ}}_2={\sin }^{-1}\left(\frac{n_1{\mathrm{sin\θ}}_i}{n}\right)$

其中‘θ_i’是准直光束5(优选是中心光束)在平面分束器涂层82上的入射角(AOI)，‘n1’是准直光束5在入射在平面分束器涂层82上之前经过的材料的折射率(例如，在该示例中，准直光束在入射在平面分束器9上之前经过的材料是空气，因此‘n1’等于‘空气’折射率)，‘n’是平面分束器涂层82的折射率。

在该示例中，平面分束器涂层82和平面反射涂层84之间的距离‘h’等于：

$h=\frac{d}{2\tan \[{\sin }^{-1}\left(\frac{{\mathrm{sin\θ}}_i}{n}\right)\]{\mathrm{cos\θ}}_i}$

其中‘d’是在两个连续多光束入射在聚焦透镜11上之前从多光束生成器80输出的两个连续(即，两个相邻)多光束(例如，15a和15b、或15b和15c)之间的距离‘d’，‘θ_i’是准直光束5(优选是中心光束)在平面分束器涂层82上的入射角(AOI)，‘n’是玻璃块81中的材料的折射率。

例如，光学组件30的制造商可以选择具有合适厚度‘T’的玻璃块，以使得满足上述‘h’的条件。

当满足‘h’的这个条件时，达成波纹的更好的减少，因为多光束15a-c中的至少一个光束的干涉图案的最大值更精确地覆盖多光束15a-c中的至少一个其它光束的干涉图案的最小值，反之亦然；实际上，将存在许多个多光束15a-c和不同光束的干涉图案的最大值和最小值的许多个更精确的重叠。

光学组件30配置成使得它具有大于观看虚拟图像22的观看者27的数值孔径的数值孔径。优选地，光学组件30配置成使得它具有大于代表观看者的数值孔径的预定义数值孔径值的数值孔径；预定义数字孔径值通常是0.016。0.016是对于距离观看者大于或等于300mm的虚拟图像位置具有介于1-10mm之间的瞳孔大小的观看者的最大数值孔径。

光学组件30的数值孔径定义为：

(d/2)/(F.M)

其中M是平视显示器21的放大倍数，F是聚焦透镜11的焦距，并且‘d’是从多光束生成器8输出的两个连续(即，两个相邻)多光束15a-c之间在入射在聚焦透镜11上之前测量的距离，并由等式给出。

光学组件30配置成使得从多光束生成器8输出的两个连续(即，两个相邻)多光束(例如，15a和15b、或15b和15c)之间在入射在聚焦透镜11上之前测量的距离‘d’等于：

$d=2htan\[{\sin }^{-1}\left(\frac{{\mathrm{sin\θ}}_i}{n}\right)\]{\mathrm{cos\θ}}_i$

其中‘n’是玻璃块81的折射率，θ_i是准直光束5在平面分束器涂层82上的入射角(通常，θ_i视为是中心光束在分束器涂层82上的入射角)，并且‘h’是平面分束器涂层82和平面反射涂层84之间的距离(即，‘h’等于玻璃块81的厚度‘T’)。

在如图3所示的实施例的更优选的变型中，光学组件30配置成使得从多光束生成器80输出的两个连续(即，两个相邻)多光束(例如，15a和15b、或15b和15c)之间在入射在聚焦透镜11上之前测量的距离‘d’等于：

$d=F\tan \[(2k+1)\frac{{\mathrm{\θ}}_p}{2}\]$

其中θ_p等于：

${\mathrm{\θ}}_P-\frac{\mathrm{\λ}}{p}$

其中λ是准直光束5的波长，并且‘P’是显微透镜阵列3的节距，它是从显微透镜阵列3的显微透镜的中心到它的相邻显微透镜的中心的距离，k是定义多光束生成器80的阶的整数，并且θ_p是多光束15a-c之一的干涉最大值(或最小值)之间的角度间隔；这意味着，第一光束15a的连续干涉最大值将出现在0θ_p、1θ_p、2θ_p、3θ_p…等处。为了使多光束15a-c中的另一光束(例如，第二光束15b)的干涉图案的最大值覆盖第一光束15a的干涉图案的最小值，它的干涉图案的最大值必须在第一光束15a的干涉图案的两个连续最大值之间配合；因此，第二光束15b的干涉图案的最大值必须出现在θ＝θ_p/2、1.5θ_p、2.5θ_p、3.5θ_p…等处。

因此，利用条件θ＝θ_p/2、1.5θ_p、2.5θ_p、3.5θ_p…等计算‘d’给出：

d＝Ftan(θ)＝Ftan(θ_p/2)

由于干涉是周期性的，所以该等式对于每个奇数整数(2k+1)倍也成立，例如：

d＝Ftan[(2k+1)θ_p/2]

当光学组件30配置成使得‘d’满足该条件时，达成波纹的进一步减少。

准直光束5在分束器涂层82上的入射角(AOI)‘θ_i’是准直光束5和平面分束器涂层82的法线向量之间的角度。优选地，AOI是准直光束5的中心光束和平面分束器涂层82的法线向量之间的角度，其中准直光束5的中心光束是在MEMS镜6休息时反射向平面分束器涂层82的光束。

例如，可以在设计或制造光学组件20时考虑中心光束的AOI以便找到‘h’的合适尺寸(即，找到玻璃块81的厚度的合适尺寸)，从而使得平面分束器涂层82和平面反射涂层84之间的‘OD’大于或等于准直光束5的相干长度的一半，并且使得光学组件20的数值孔径(即，(d/2)/(FM))大于观看者27的数值孔径。

通过测量MEMS镜休息时投射在分束器9上的准直光束5与分束器9的表面83的法线之间的角度来寻找中心光束。平面分束器的折射率是通常从材料数据库给定的已知值。然后，选择‘h’的合适尺寸，以使得平面分束器涂层82和平面反射涂层84之间的‘OD’大于或等于准直光束5的相干长度的一半，并且使得光学组件30的数值孔径(即，(d/2)/(FM))大于观看者27的数值孔径。

观看者27的数值孔径由(y/2)/(Ze)定义，其中y是观看者27的瞳孔大小，并且Ze是从其中光学组件30投射虚拟图像22的预定义位置到其中观看者将观看虚拟图像22的预定义位置的距离。瞳孔大小取决于每个观看者的相貌和环境光条件，且其大小可以在1-10mm之间变化。虚拟图像22的位置优选是预定义值，并且它等于‘Ze＝(L.M)+z’，其中‘L’是显微透镜阵列3和平视显示器21之间的距离，并且‘z’是观看者27的眼睛的预定义位置与平视显示器21之间的距离。‘L’利用等式L＝(Ze-z)/M来确定，它通常介于1-500mm之间。‘z’优选是预定义值，并且通常介于500-1200mm之间。介于500-1200mm之间的距离是汽车驾驶员的眼睛与汽车中的平视显示器21的位置之间的典型距离。‘M’优选是代表虚拟图像22的位置的预定义值；虚拟图像22的位置可以通过改变‘M’来改变。通常，‘M’的预定义值由制造商给定。

在制造过程中，给出Ze、z、M和L的固定预定义值。平视显示器的放大倍数M优选在1-20范围内。聚焦透镜的焦距F优选在5-1000mm范围内，并且对于d:h优选在0.1-100mm范围内，并且n优选在1-4范围内，θ_i优选在0-89°范围内，从而使得d优选在9.5×10^-4mm-55mm范围内。

光学组件30的制造商可以选择具有合适厚度‘T’的玻璃块，以使得满足上述‘h’的条件，并且将调整显微透镜阵列3和/或投影仪2的位置并用具有合适焦距的聚焦透镜取代聚焦透镜11，以达到‘F’的合适值，从而确保光学组件30配置成使得它具有大于观看虚拟图像22的观看者27的数值孔径的数值孔径，并且使得平面分束器涂层82和平面反射涂层84之间的光学距离大于或等于准直光束5的相干长度的一半。

例如，在正常照明条件下，观看者27的眼睛可以测量3mm，从而使得‘y＝3mm’。虚拟图像22可以希望位于距离观看者27‘Ze＝2250mm’的距离，因为通常对于汽车应用中的平视显示器，希望使虚拟图像投射在汽车正前方，因此观看者27的数值孔径是0.00067。通常，‘M’对于系统紧凑度等于6。为了获得良好的虚拟图像质量，像素密度必须为至少60像素/度。这隐含对虚拟图像大小和分辨率的条件。例如，图像可以具有720p分辨率，这意味着图像具有1280×720个像素。如果从2250mm的距离观看图像，那么它必须具有846×473mm的最大尺寸才能具有60像素/度的最小值。在放大倍数为6的情况下，显微透镜阵列3上的图像测量141×79mm。因此，可以调整显微透镜阵列3和/或聚焦透镜11的位置，和/或可以用具有合适焦距的聚焦透镜来取代聚焦透镜11，以便达到F的合适尺寸，由此确保在显微透镜阵列3上生成小于或等于尺寸141×79mm的图像，否则虚拟图像22的质量将下降。实际上，它将取决于MEMS镜6的整个光学扫描角度。利用MEMS镜投影系统获得恰当图像大小总是可能的。如果显微透镜阵列3上的图像太小，那么可以用具有合适焦距的聚焦透镜来取代聚焦透镜11，或者将图像投影仪2b移动到进一步远离显微透镜阵列3的位置，直到显微透镜阵列上的图像尺寸小于或等于尺寸141×79mm。类似地，如果显微透镜阵列3上的图像太大，那么聚焦的人可以将图像投影仪2b移动到进一步远离显微透镜阵列3的位置，并用具有合适焦距的聚焦透镜取代聚焦透镜11，直到显微透镜阵列上的图像尺寸小于或等于尺寸141×79mm。一旦找到在显微透镜阵列3上提供小于或等于尺寸141×79mm的图像尺寸的‘F’的值，便接着确定平面分束器涂层82和平面反射涂层84之间的距离‘h’的合适值，以使得平面分束器82和平面反射涂层84之间的‘OD’大于或等于准直光束5的相干长度的一半，并且光学组件30的数值孔径大于观看者27的数值孔径。通常，‘F＝200mm’，从而使得‘d’必须大于或等于2×F×M×0.00067＝1.61mm。

在该实施例中，平面分束器涂层82和平面反射涂层84之间的空间81由玻璃占据，并且准直光束5在入射在平面分束器涂层82上之前经过空气，从而使得n1＝1，入射角‘θ_i’为45°，并且分束器材料为玻璃，从而使得‘n＝1.52’，因此在该示例中，光学距离定义为：‘OD＝h/0.707’；选择‘h’的合适值，以使得平面分束器涂层82和平面反射涂层84之间的光学距离(OD)大于或等于准直光束5的相干长度的一半，例如在红色二极管激光器的情况下可以为1mm。根据这些数字，可以调整光学组件30中的‘h’的尺寸，以使得光学组件30的‘OD’至少为1mm，并且‘d’至少为1.61mm。

有利地，在如图3所示的该实施例中，由于平面分束器涂层82和平面反射涂层84平行布置并且具有大于准直光束5的相干长度的一半的光学距离，所以它的图像投影仪2b提供与如图1所示的光学组件1的图像投影仪2相同的减少的斑点和减少的波纹图案的优点。此外，由于光学组件30配置成使得它具有大于观看虚拟图像22的观看者27的数值孔径的数值孔径，所以由多个独立光束15a-c中的每个光束造成的斑点图案彼此解相关；这导致斑点的进一步减少。

此外，由于在该光学组件30中，平面分束器涂层82和平面反射涂层84之间的距离‘h’等于：

$h=\frac{d}{2\tan \[{\sin }^{-1}\left(\frac{{\mathrm{sin\θ}}_i}{n}\right)\]{\mathrm{cos\θ}}_i}$

所以光学组件30可以达成改善的波纹减少，这是因为‘h’的这个条件确保多光束15a-c中的至少一个光束的干涉图案的最大值更精确地覆盖多光束15a-c中的至少一个其它光束的干涉图案的最小值，反之亦然；实际上，存在许多个多光束15a-c和不同光束的干涉图案的最大值和最小值的许多个更精确的重叠。

另外，当光学组件30配置成使得‘d’满足以下条件时，达成多光束15a-c的干涉图案的最大值和最小值的进一步更精确重叠：

$d=F\tan \[(2k+1)\frac{{\mathrm{\θ}}_p}{2}\]$

在最佳实施例中，‘h’等于5.12mm。当满足以下条件时，这提供最佳波纹减少：多光束15a-c分别为蓝色、绿色和红色光束，各自具有45°入射角θ_i，并且具有以下相应波长值：

λ_blue＝0.438μm

λ_green＝0.520μm

λ_red＝0.638μm

并且相应k值为：

k_blue＝6

k_green＝5

k_red＝4

并且相应n值为：

n_blue＝1.47

n_green＝1.46

n_red＝1.46

图7示出如何在如图2和3所示的实施例中达成波纹减少。图7示出第二光束15b的干涉图案的最大值71覆盖第一光束15a的干涉图案的最小值72以及第一光束15a的干涉图案的最大值73覆盖第二光束15b的干涉图案的最小值(图中不可见)。

图4示出根据本发明另一个实施例的光学组件40的平面图。如图4所示的光学组件40具有与如图1所示的光学组件1相同的许多特征，并且赋予类似特征相同的参考数字。将了解，光学组件40可以具有如图2和3所示的光学组件20、30的特征或条件中的任何一个或多个特征或条件。

与如图1所示的光学组件相比，根据本发明另一个实施例的光学组件40包括根据本发明另一个实施例的图像投影仪2c，它具有包括玻璃块46的多光束生成器41(将了解，本发明不限于需要玻璃块46；将了解，在多光束生成器41中可以使用任何合适的光学透明材料)。平面分束器涂层42(它可包括半反射材料)形式的平面分束器9提供在玻璃块81的一个表面49a上，而平面反射涂层43(它可包括反射材料)形式的平面反射器10提供在玻璃块46的第二相对表面49b上。在该实施例中，平面分束器涂层42定义平面分束器9，而平面反射涂层43定义平面反射器10。第一和第二表面49a、b平坦且彼此平行，从而使得平面分束器涂层42和平面反射涂层43也是平行且平坦的。

重要地，平面分束器涂层42配置成使得从平面反射器涂层43反射的光45从平面反射器涂层43直接传到聚焦透镜11，而不经过平面分束器42。这可通过以下方法来实现：只将平面分束器涂层42定位在玻璃块46的第一表面49a的一部分上，以使得平面分束器涂层42不覆盖整个平面反射器涂层43；和/或提供具有比平面反射器涂层43的周长小的周长的平面分束器涂层42，以使得平面分束器涂层42不覆盖整个平面反射器涂层43。在如图4所示的该实施例中，平面分束器涂层42只提供在玻璃块46的第一表面49a的一部分上，以使得平面分束器涂层42不覆盖整个平面反射器涂层43。因此，经过平面分束器涂层42的准直光束45由平面反射器涂层43直接反射到聚焦透镜11，而不经过平面分束器涂层42。多光束分裂器41包括玻璃块46，并且玻璃块46的一个表面上的平面分束器涂层42定义平面分束器涂层42，而提供在玻璃块46的相对表面上的平面反射涂层43定义平面反射器43。

有利地，由于由平面反射器43反射的光束45直接从平面反射器43传到聚焦透镜11而不经过平面分束器42，所以多光束分裂器41从单个准直光束45只生成两个光束48a、48b，并且这两个光束48a、48b具有类似光学功率。当这两个光束48a、48b通过聚焦透镜11聚焦到显微透镜阵列3上的相同点16时，这两个光束48a、48b中的每个光束将产生相同强度的干涉图案，并且其在角度上相对于彼此偏移，例如光束之一48a的干涉图案的最大值位于另一光束48b的干涉图案的最小值处；由于这两个光束48a、48b具有相同光学功率，所以干涉图案将最终得到完美的平衡，从而获得具有减少的波纹的恒定光学功率图像。

将了解，在如图4所示的实施例的变型中，不在多光束生成器中提供玻璃块；而是多光束生成器可以简单地采用如图1所示的光学组件1的图像投影仪2的多光束生成器8的形式，多光束生成器8包括作为由空气间隙13间隔的机械上独立的结构的平面分束器元件90和平面反射器元件100。在该变型中，平面分束器元件90和平面反射器元件100可以简单定位，以使得平面分束器元件90不完全覆盖平面反射器元件100；或者可以设计平面分束器元件90的尺寸以便具有比平面反射器元件100的周长小的周长，从而使得平面分束器元件90不完全覆盖平面反射器元件100；从而允许从平面反射器元件100反射的光45从平面反射器元件100直接传到聚焦透镜11，而不经过平面分束器元件90。

图6示出根据本发明另一个实施例的光学组件60。光学组件60包含如图1-4所示的光学组件(1，20，30，40)的许多相同特征，并且赋予类似特征相同的参考数字。将了解，光学组件60可以包含如图1-4所示的实施例的任何特征。

不同于其它实施例，光学组件60包括多个多光束生成器61、62，它们布置成彼此进行光学通信。多光束生成器61、62中的每个多光束生成器可以包括在已经描述过的任何其它光学组件实施例中示出的多光束生成器8、41、80的一个或多个特征。

所述多个多光束生成器中的每个多光束生成器具有不同定向，以使得它们各自位于不同定向的平面64、65上或平行于不同定向的平面64、65。在该示例中，多光束生成器61的平面分束器9和平面反射器10位于第一平面64上或平行于第一平面64，而多光束生成器62的平面分束器9和平面反射器10位于第二平面65上或平行于第二平面65。第一平面64和第二平面65定向成使得在平面64、65之间存在120°角。优选地，多光束生成器61的第一平面64沿(101)定向，而多光束生成器62的第二平面65沿(-1-10)定向。于是，这两个平面之间的角度为120°。平面的定向由垂直于平面的向量(xyz)定义。第一平面64垂直于(101)向量66定向，而第二平面65垂直于(-1-10)向量67定向。

将了解，尽管光学组件60只示出位于不同平面64、65上的两个多光束生成器61、62，但是在光学组件60中可以设置任意数量的多光束生成器，每个多光束生成器与另一个多光束生成器进行光学通信，并且每个多光束生成器的平面分束器9和平面反射器10位于不同定向的平面上或平行于不同定向的平面。

有利地，由于光学组件60包括进行光学通信并且位于不同定向的平面64、65上或平行于不同定向的平面64、65的两个多光束生成器61、62，所以这使得能够达成斑点和波纹的进一步减少，这是因为当利用两个多光束生成器61、62时，形成多光束的2D阵列69。2D多光束阵列69中的每个多光束由聚焦透镜11聚焦到显微透镜阵列3上的相同点16，从而定义单个像素17。然后，在点16处形成多个斑点图案或波纹图案，例如它们在2D中最终得到平衡，从而提供改进的斑点和波纹减少。以此方式投射投影图像的每个像素，从而使得在整个投影图像上的斑点和波纹减少。

如图1中示出的实施例中所述，显微透镜阵列3中的显微透镜3’的大小都相同，但是在本发明的变型中，显微透镜阵列3可以配置成具有如图5a所示的不同大小的显微透镜。图5a示出可在本发明的任何实施例中使用的屏幕3的备选配置的透视图。图5a示出包括不同大小的显微透镜51的显微透镜阵列50形式的屏幕3。因此，在显微透镜阵列50中，显微透镜阵列50中的显微透镜51之间的节距‘P’在显微透镜阵列50中不同。更准确地说，在该示例中，显微透镜阵列50中的显微透镜51的大小从显微透镜阵列51的显微透镜的中心列53朝向显微透镜的最外边的列54增大。沿每个相应列53、54的显微透镜的大小相同；但是，在实施例的变型中，沿每个相应列53、54的显微透镜的大小可以增大或减小。

在该实施例的另一个变型中，显微透镜阵列50中的显微透镜51的大小可以从显微透镜阵列51的显微透镜的中心行56朝向显微透镜的最外边的行57增大。沿每个相应行56、57的显微透镜的大小可以相同；但是，在本发明的另一个变型中，沿每个相应行56、57的显微透镜的大小可以增大或减小。

特别地，显微透镜阵列50中的显微透镜51的大小使得连续显微透镜51之间的节距等于：

(P_eff/cosθ_scan)

其中P_eff是预定义有效节距值，并且θ_scan是从投影仪装置发射的光束在该显微透镜51上的入射角。‘有效节距’是显微透镜的节距沿入射光方向θ_scan的投影。

图5b示出由于其中显微透镜阵列的所有显微透镜具有相同尺寸的显微透镜阵列引起的问题。当在显微透镜阵列上扫描光束时，光束在显微透镜阵列上的入射角将在扫描幅度上改变；当朝向最外边的显微透镜扫描光束时，入射角将减小，从而使得光束经历小于相邻显微透镜的中心之间的物理距离的‘有效节距’；这可导致沿扫描幅度变化的干涉图案(其中，扫描幅度是振荡MEMS镜6扫描准直光束5时的幅度)。由于通过θ_p＝λ/P定义干涉图案的两个最大值之间的角度，所以当扫描幅度增加时，‘有效节距’变得更小，因此θ_p变得更大，并且所计算的MBG的厚度对于完美地平衡干涉图案不是最佳的。有利地，如图5a所示的显微透镜阵列解决了这个问题；因为显微透镜的大小设计成使得连续显微透镜51之间的节距等于(P_eff/cosθ_scan)，所以它补偿了MEMS镜6的光束扫描，从而使得光束所经历的‘有效节距’在整个扫描幅度上相等。

在如图5所示的显微透镜阵列50的另一个变型中，显微透镜阵列中的显微透镜51的尺寸可以进一步设计成使得它们补偿在振荡MEMS镜6扫描准直光束5时发生的准直光束5在平面分束器9上的入射角的变化。在此情况下，光学组件优选将采用如图3所示的光学组件30的形式，并且光学组件30将配置成使得平面分束器9(分束器涂层82)和平面反射器10(反射涂层84)之间的距离‘h’由下式给定：

$h=\frac{d}{2\tan \[{\sin }^{-1}\left(\frac{{\mathrm{sin\θ}}_i}{n}\right)\]{\mathrm{cos\θ}}_i}$

分束器涂层82和反射涂层84之间的玻璃块81的厚度‘T’定义平面分束器9(分束器涂层82)和平面反射器10(反射涂层84)之间的距离‘h’，因此光学组件30配置成使得通过选择具有合适厚度的玻璃块81来满足‘h’的上述条件。

光学组件30配置成使得从多光束生成器80输出的两个连续(即，两个相邻)多光束15a-c之间在入射在聚焦透镜11上之前测量的距离‘d’为：

$d=F\tan \[(2k+1)\frac{{\mathrm{\θ}}_p}{2}\]$

光学组件30配置成使得对于‘中心光束’满足‘h’和‘d’的以上条件。当扫描角度的幅度增大时，θ_i将改变，并且满足对‘d’的条件的‘h’的所需值也将因此改变。但是，难以具有变化的厚度‘h’，因为分束器和反射器优选应当是平面的。在本解决方案中，变量θ_p＝λ/P因包含在显微透镜之间具有增大的节距的显微透镜阵列而在扫描角度上有所变化，例如，对‘d’的条件随输入角度θ_i的变化恒定。优选地，显微透镜阵列50中的显微透镜之间的节距P应当优选地根据以下等式改变：

$P=\frac{(2k+1)\mathrm{\λ}}{2{\tan }^{-1}\{\frac{2h}{F}\tan \[{\sin }^{-1}\left(\frac{{\mathrm{sin\θ}}_i}{n}\right)\]{\mathrm{cos\θ}}_i\}}$

其中该等式的所有变量通过设计光学组件30而固定，并且θ_i随MEMS镜6的扫描改变。

将了解，尽管如图5a所示的屏幕3是显微透镜阵列50的形式，但是屏幕3可以备选地是显微镜阵列的形式，它在连续显微镜之间具有与上文针对显微透镜阵列50所描述的节距状况相同的节距状况。还将了解，以上所述的任何光学组件可以具有如图5a所示的形式的屏幕3。还将了解，屏幕3可以备选地包括显微镜阵列，并且类似地，显微镜阵列中的连续显微镜之间的节距可以等于(P_eff/cosθ_scan)。

此外，将了解，在上述图像投影仪2、2b、2c和/或光学组件实施例1、20、30、40、60中的每一个中，聚焦透镜11可以采用任何合适的形式；例如，聚焦透镜11可以是简单的凸透镜、平凸透镜、双凸透镜或F-theta透镜。另外或者备选地，聚焦透镜11还可配置成校正色差；例如，聚焦透镜11可以是诸如消色差双合透镜的消色差透镜或具有配置成校正色差的表面光栅的透镜。

在上述图像投影仪2、2b、2c和/或光学组件实施例1、20、30、40、60中的每一个中，光源4可以配置成在脉冲中发射准直光束5，每个光脉冲定义投影图像的单个像素。每个脉冲可以包括用于定义投影图像的对应像素所必需的红色、绿色和蓝色光束的量；因此，在此情况下，光源在相同脉冲中同时发射红色、绿色和蓝色光束。可能因在相同脉冲中具有红色、绿色和蓝色光束而引起的一个问题是，红色、绿色和蓝色光束中的每个光束入射在聚焦透镜11的相同位置上；结果，由于色差，红色、绿色和蓝色光束将聚焦到屏幕3上的不同点，从而有损投影像素的分辨率。

为了消除或缓解这个问题，光源4可以配置成在独立脉冲中连续发射绿色、红色和蓝色光束的脉冲，而不是在相同脉冲中同时发射它们。优选地，发射绿色、红色和蓝色光束的时间与振荡MEMS镜6的定向同步，以使得红色、绿色和蓝色光束入射在聚焦透镜11上的预定义相应位置。预定义相应位置使得红色、绿色和蓝色光束由聚焦透镜11聚焦到屏幕3上的相同点。

聚焦透镜11的色差是已知值；通常从透镜制造商得知，或者它可以利用光学中的公知等式计算；它也可以利用放置在聚焦透镜11之后的检测器来测量。因此，色差对于投影图像的每个像素是已知的。光学组件还可包括位置传感器，它配置成测量MEMS镜6的位置以及围绕它的振荡轴7a、7b的振荡速度，从而使得MEMS镜6的位置和振荡速度始终都是已知的。通过知道MEMS镜6的速度和位置并知道聚焦透镜11对于每个红色、绿色和蓝色光束的色差，允许计算绿色、红色和蓝色光束的发射时间，以便补偿色差，从而使得绿色、红色和蓝色光束由聚焦透镜11聚焦到屏幕3上的相同点。

例如，由于色差效应，在MEMS镜的给定扫描角度α，像素的蓝光部分相对于像素的绿光部分偏移‘xmm’的固定距离。在该给定扫描角度α，MEMS镜6的振荡速度为‘ω’(度/秒)，并且所扫描的点16在屏幕3上以‘v’(mm/s)的速度移动。为了补偿色差效应，光源4配置成对于即将投射的每个像素连续地发射蓝光、红光和绿光的独立脉冲；红色、绿色和蓝色脉冲在屏幕3上组合以便形成像素。每个脉冲中的蓝光、红光和绿光的量根据即将投射的像素中的蓝色、红色和绿色的量。重要地，在本发明中，当检测到MEMS镜6在它的给定扫描角度α并且以‘ω’(度/秒)的速度振荡时，在即将定义像素的绿色部分的绿光脉冲之后的‘t＝x/v’秒的时间延迟发射即将定义像素的蓝色部分的蓝光脉冲，以使得蓝色和绿色脉冲入射在屏幕3上的相同位置16，从而形成像素17。将对红光脉冲的发射进行类似操作。‘t’定义连续红色、绿色和蓝色脉冲之间的时间延迟。发射绿色、红色和蓝色光束的时间延迟可以对于MEMS镜6的每个位置改变，因为色差和MEMS镜6的速度也在MEMS镜6的整个振荡幅度内变化。因此，可以利用从光源4发射独立的红色、绿色和蓝色光束与MEMS镜的振荡的同步，以使得红色、绿色和蓝色光束入射在聚焦透镜11的预定义相应点上，以便通过聚焦透镜11将它们聚焦到屏幕3上的相同点，从而校正色差。

在不背离如随附权利要求所定义的本发明的范围的情况下，所描述的本发明的实施例的各种修改和改变将对于本领域技术人员显而易见。尽管结合特定优选实施例描述了本发明，但是应了解，不应将要求权利的本发明过度局限于这些特定实施例。

Claims (15)

1.一种图像投影仪(2，2b，2c)，包括：

光源(4)，用于提供光束(5)；

MEMS镜(6)，布置成使得它可以接收所述光束(5)，并且可以围绕至少一个振荡轴(7a，7b)振荡以便扫描所述光束(5)；

一个或多个多光束生成器(8，80，41，61，62)，所述一个或多个多光束生成器中的每个多光束生成器包括：平面分束器(9)，其布置成接收由所述MEMS镜(6)反射的所述光束(5)；以及平面反射器(10)，其可接收所述光束(5)中透射穿过所述平面分束器(9)的部分，以使得所述一个或多个多光束生成器(8，80，41)中的每个多光束生成器可以生成多个光束(15a-c)，并且其中所述平面分束器(9)和所述平面反射器(10)布置成平行；以及

聚焦透镜(11)，布置成接收由所述一个或多个多光束生成器(8，80，41，61，62)生成的多个光束(15a-c)；

其中，在所述一个或多个多光束生成器(8，80，41，61，62)的每个多光束生成器中，所述平面分束器(9)和所述平面反射器(10)之间的距离(h)使得所述平面分束器(9)和所述平面反射器(10)之间的光学距离(OD)大于或等于所述光束(5)的相干长度的一半。

2.如权利要求1所述的图像投影仪，其中所述一个或多个多光束生成器包括定义所述平面分束器(9)的平面分束器元件(90)以及定义所述平面反射器(10)的平面反射器元件(100)，所述平面分束器元件(90)和所述平面反射器元件(100)平行布置，并且隔开一定距离，以使得在所述平面分束器元件(90)和所述平面反射器元件(100)之间存在空气间隙(13)，并且其中所述光学距离(OD)定义为：

$OD=\frac{t}{\cos \left({\mathrm{\θ}}_2\right)}+\frac{h}{cos\[{\sin }^{-1}\left(\frac{{\mathrm{nsin\θ}}_2}{n_3}\right)\]}$

${\mathrm{\θ}}_2={\sin }^{-1}\left(\begin{array}{c}{n}_1{\mathrm{sin\θ}}_i\\ n\end{array}\right)$

其中‘t’是所述平面分束器元件的厚度，‘θ_i’是所述光束在所述平面分束器元件上的入射角，‘n1’是所述光束在入射在所述平面分束器元件上之前经过的材料的折射率，‘n’是所述平面分束器元件的折射率，‘h’是所述平面分束器元件和所述平面反射器元件之间的距离，‘n3’是所述空气间隙(13)中的空气的折射率。

3.如权利要求1所述的图像投影仪，其中所述一个或多个多光束生成器包括：透明材料块(46，81)；以及位于所述块的第一表面(83)上的半反射材料平面涂层(82)，它定义所述平面分束器(9)；以及提供在所述块的第二相对表面(85)上的反射材料平面涂层(84)，它定义所述平面反射器(10)，并且其中所述光距离(OD)定义为：

$OD=\frac{h}{\cos \left({\mathrm{\θ}}_2\right)},$

其中h是所述半反射材料涂层(82)和所述反射材料涂层(84)之间的该距离，并且θ₂是：

${\mathrm{\θ}}_2={\sin }^{-1}\left(\frac{n_1{\mathrm{sin\θ}}_i}{n}\right)$

其中‘θ_i’是所述光束5在所述半反射材料平面涂层(82)上的入射角(AOI)，‘n1’是所述光束5在入射在所述半反射材料平面涂层(82)上之前经过的材料的折射率，‘n’是所述半反射材料平面涂层(82)的折射率。

4.如前述权利要求中任一权利要求所述的图像投影仪，其中这里，所述图像投影仪包括布置成进行光学通信的多个多光束生成器，并且其中所述多个多光束生成器中的每个多光束生成器的所述平面分束器(9)和平面反射器(10)位于不同定向的平面(64，65)上或布置成平行于不同定向的平面(64，65)。

5.如前述权利要求中任一权利要求所述的图像投影仪，其中所述平面分束器(9)配置成具有40％反射-60％透射的分束比。

6.如前述权利要求中任一权利要求所述的图像投影仪，其中所述平面分束器(9，42)布置成使得所述光束中透射穿过所述平面分束器(9，42)并由所述平面反射器(10，43)反射的部分可以直接传到所述聚焦透镜(11)，而不经过所述平面分束器(9，42)。

7.一种光学组件(1，20，30，40，60)，包括：

根据前述权利要求中任一权利要求所述的图像投影仪；

布置成接收经过所述聚焦透镜(11)的光的屏幕(3)，其中所述屏幕(3)配置成使它所接收的光漫射；以及

平视显示器，布置成接收由所述屏幕漫射的光。

8.如权利要求7所述的光学组件，其中所述光学组件配置成具有大于代表观看者的数值孔径的预定义数值孔径值的数值孔径，其中所述光学组件的数值孔径定义为(d/2)/(F.M)，其中M是所述平视显示器的放大倍数，F是所述聚焦透镜11的焦距，并且d是从所述多光束生成器输出的两个连续多光束15a-c之间在所述多光束15a-c入射在所述聚焦透镜11上之前的距离。

9.如权利要求8所述的光学组件，具有根据权利要求2所述的图像投影仪，其中所述光学组件配置成使得‘d’满足以下条件：

d＝2(ttanθ₂+htanθ₃)cosθ_i

${\mathrm{\θ}}_2={\sin }^{-1}\left(\frac{n_1{\mathrm{sin\θ}}_i}{n}\right)$

${\mathrm{\θ}}_3={\sin }^{-1}\left(\frac{{\mathrm{nsin\θ}}_2}{n_3}\right)$

其中‘t’是所述平面分束器元件(90)的厚度，‘θ_i’是所述光束(5)在所述平面分束器元件(90)上的入射角(AOI)，‘n1’是所述光束(5)在入射在所述平面分束器元件(90)上之前经过的材料的折射率，‘n’是所述平面分束器元件(90)的折射率，‘h’是所述平面分束器元件(90)和所述平面反射器元件(100)之间的距离，‘n3’是占据所述平面分束器元件(90)和所述平面反射器元件(100)之间的空间(13)的材料的折射率。

10.如权利要求8所述的光学组件，具有根据权利要求3所述的图像投影仪，其中所述光学组件配置成使得‘d’满足以下条件：

$d=2htan\[{\sin }^{-1}\left(\frac{{\mathrm{sin\θ}}_i}{n}\right)\]{\mathrm{cos\θ}}_i$

其中‘h’是所述半反射材料涂层(82)和所述反射材料涂层(84)之间的距离，‘n’是所述透明材料块(46，81)的折射率，‘θ_i’是所述光束在所述半反射材料涂层(82)上的入射角。

11.如权利要求8所述的光学组件，其中所述光学组件配置成使得‘d’满足以下条件：

$d=Ftan\[(2k+1)\frac{{\mathrm{\θ}}_P}{2}\]$

其中F是所述聚焦透镜11的焦距，k是作为所述多光束生成器的阶的整数，并且θ_p等于：

${\mathrm{\θ}}_P=\frac{\mathrm{\λ}}{P}$

其中λ是所述光束的波长，并且‘P’是所述显微透镜阵列的节距。

12.如权利要求10所述的光学组件，其中所述光学组件配置成使得所述平面分束器和所述平面反射器之间的距离‘h’满足以下条件：

$h=\frac{d}{2tan\[{\sin }^{-1}\left(\frac{{\mathrm{sin\θ}}_i}{n}\right)\]{\mathrm{cos\θ}}_i}$

其中‘n’是所述平面分束器和所述平面反射器之间的材料的折射率，θ_i是所述光束在所述分束器上的入射角，并且‘d’是从所述多光束生成器输出的两个连续多光束15a-c之间在所述多光束15a-c入射在所述聚焦透镜11上之前的距离。

13.如权利要求8-12中任一权利要求所述的光学组件，其中所述屏幕包括显微透镜阵列，并且其中所述显微透镜阵列包括不同尺寸的显微透镜，以使得所述显微透镜阵列在显微透镜之间具有多个不同的节距长度；或者其中所述屏幕包括显微镜阵列，其中所述显微镜阵列包括不同尺寸的显微镜，以使得所述显微镜阵列在显微镜之间具有多个不同的节距长度。

14.如权利要求13所述的光学组件，其中连续显微透镜或显微镜之间的节距(P)等于：

P＝(P_eff/cosθ_scan)

其中P_eff是预定义有效节距值，并且θ_scan是来自所述投影仪装置的光在所述显微透镜或显微镜上的入射角。

15.如权利要求13或14所述的光学组件，其中连续显微透镜或显微镜之间的节距(P)等于：

$P=\frac{(2k+1)\mathrm{\λ}}{2{\tan }^{-1}\{\frac{2h}{F}tan\[{\sin }^{-1}\left(\frac{{\mathrm{sin\θ}}_i}{n}\right)\]{\mathrm{cos\θ}}_i\}}$

其中k是作为所述多光束生成器的阶的整数，θ_i是所述光束在所述平面分束器上的入射角，F是所述准直透镜的焦距，λ是所述光束的波长，‘h’是所述平面分束器和所述平面反射器之间的距离，n是所述平面分束器和所述平面反射器之间的材料的折射率。