[發明專利]用于光學照明的體全息

在審

• 申請號: 201580035720.4
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN106662699A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: A·喬治歐;J·S·科林;N·埃默頓
• 申請（專利權）人: 微軟技術許可有限責任公司
• 主分類號: G02B5/32
• 分類號: G02B5/32;G03H1/22
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 陳斌

背景

光學系統可包括由照明源照明以產生可視圖像的成像光學器件。成像光學器件可以是透射性的，使得通過調制穿過成像光學器件的光來形成圖像，或成像光學器件可以是反射性的，使得通過調制從成像光學器件反射的光來形成圖像。

概述

公開了涉及全息投影系統中體全息的使用的示例。例如，一個公開的實施例提供了一種包括照明源、體全息、以及成像光學器件的光學系統。照明源被配置成發射相干光，并且體全息被配置成接收相干光并朝著成像光學器件衍射相干光。成像光學器件被配置成接收通過體全息衍射的相干光并且在空間上調制相干光以形成圖像。

提供本概述是為了以簡化的形式介紹將在以下詳細描述中進一步描述的一些概念。本概述并不旨在標識所要求保護主題的關鍵特征或必要特征，也不旨在限制所要求保護主題的范圍。此外，所要求保護的主題不限于解決在本公開的任一部分中所提及的任何或所有缺點的實現。

附圖簡述

圖1和圖2示出了用于成像光學器件的照明的示例光學系統的各方面。

圖3示出了利用體全息來照明成像光學器件的示例光學系統的各方面。

圖4示出了用于成像光學器件的照明的示例體全息的各方面。

圖5、6和7示出了其中成像光學器件被照明的附加示例光學系統的各方面。

圖8示出了使用體全息的出射光瞳擴展。

圖9示出了例示出用于擴展出射光瞳的示例方法的流程圖。

圖10示出了使用反射式和透射式體全息的反射成像光學器件的照明。

圖11示出了使用反射式和透射式體全息的透射成像光學器件的照明。

詳細描述

現代光學工程的持續目標是創建縮減設備應用的大小和維度的光學系統。各示例包括更薄的平板屏幕顯示面板和用于近眼顯示器的微型化投影光學器件。如上所述，光學系統可包括被照明源照明的成像光學器件。這樣的系統可被設計成間隔開的組件，以防止照明源遮擋成像光學器件的出射光瞳。然而，這可導致不期望的大配置。此外，如果成像光學器件是全息式的或基于光柵的，則不希望的零級或其他衍射分量可出現在出射光瞳中。

因此，本文公開了可提供在避免零級或其他不希望的衍射分量出現的同時利用全息圖像分量的緊湊型光學系統的示例。簡言之，用穿過一個或多個體全息(例如，體布拉格光柵)的相干光照明成像光學器件。如本文進一步詳細描述的，體全息可位于成像光學器件的出射光瞳內而不遮擋所形成的圖像。這種配置允許以近法向入射來照明反射成像光學器件，以獲得清晰圖像分辨率和其他優點。此外，體全息可被設計用于從相干照明的全息或基于光柵的光學器件(透射式或反射式的)移除不希望的零級或更高級分量。

圖1示出了具有被照明的成像光學器件12的示例光學系統10的各方面。在此示例中，成像光學器件是反射光學器件；它可表示衍射光柵、成像全息、或接收入射光14，反射入射光14并在空間上調制至少一部分的入射光以形成圖像16的幾乎任何類型的光學器件。在一些實施例中，成像光學器件的反射屬性是靜態的——即永久地、實質性地被設計到光學器件中。在其他實施例中，成像光學器件的反射屬性是動態的——即可重配置的和/或可控的。例如，成像光學器件可包括一個或多個電機元件，諸如響應于改變電輸入而改變反射光的方向的壓電陶瓷反射鏡18。在其他示例中，成像光學器件可包括一個或多個電光元件或電光層——例如液晶(LC)層20——該液晶(LC)層20可控制地影響反射光的偏振狀態以使其強度可通過偏振過濾進行調制，或可控制地影響入射光束的相位以使其強度可通過設備像素的波干涉(衍射)進行調制。

在一些示例中，至少一些圖像內容可被編碼到照明成像光學器件12的入射光14中。在此，成像光學器件的作用可以是改變編碼圖像的一些屬性——其位置、焦平面、取向、亮度、偏振狀態、或光學像差的校正等。在其他示例中，入射光可提供成像光學器件的中性(即，非圖像攜帶)照明，其作用是通過釋放被設計的或被控制的反射來形成所期望的圖像。