[发明专利]用于光学照明的体全息

说明书

背景

光学系统可包括由照明源照明以产生可视图像的成像光学器件。成像光学器件可以是透射性的，使得通过调制穿过成像光学器件的光来形成图像，或成像光学器件可以是反射性的，使得通过调制从成像光学器件反射的光来形成图像。

概述

公开了涉及全息投影系统中体全息的使用的示例。例如，一个公开的实施例提供了一种包括照明源、体全息、以及成像光学器件的光学系统。照明源被配置成发射相干光，并且体全息被配置成接收相干光并朝着成像光学器件衍射相干光。成像光学器件被配置成接收通过体全息衍射的相干光并且在空间上调制相干光以形成图像。

提供本概述是为了以简化的形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在限制所要求保护主题的范围。此外，所要求保护的主题不限于解决在本公开的任一部分中所提及的任何或所有缺点的实现。

附图简述

图1和图2示出了用于成像光学器件的照明的示例光学系统的各方面。

图3示出了利用体全息来照明成像光学器件的示例光学系统的各方面。

图4示出了用于成像光学器件的照明的示例体全息的各方面。

图5、6和7示出了其中成像光学器件被照明的附加示例光学系统的各方面。

图8示出了使用体全息的出射光瞳扩展。

图9示出了例示出用于扩展出射光瞳的示例方法的流程图。

图10示出了使用反射式和透射式体全息的反射成像光学器件的照明。

图11示出了使用反射式和透射式体全息的透射成像光学器件的照明。

详细描述

现代光学工程的持续目标是创建缩减设备应用的大小和维度的光学系统。各示例包括更薄的平板屏幕显示面板和用于近眼显示器的微型化投影光学器件。如上所述，光学系统可包括被照明源照明的成像光学器件。这样的系统可被设计成间隔开的组件，以防止照明源遮挡成像光学器件的出射光瞳。然而，这可导致不期望的大配置。此外，如果成像光学器件是全息式的或基于光栅的，则不希望的零级或其他衍射分量可出现在出射光瞳中。

因此，本文公开了可提供在避免零级或其他不希望的衍射分量出现的同时利用全息图像分量的紧凑型光学系统的示例。简言之，用穿过一个或多个体全息(例如，体布拉格光栅)的相干光照明成像光学器件。如本文进一步详细描述的，体全息可位于成像光学器件的出射光瞳内而不遮挡所形成的图像。这种配置允许以近法向入射来照明反射成像光学器件，以获得清晰图像分辨率和其他优点。此外，体全息可被设计用于从相干照明的全息或基于光栅的光学器件(透射式或反射式的)移除不希望的零级或更高级分量。

图1示出了具有被照明的成像光学器件12的示例光学系统10的各方面。在此示例中，成像光学器件是反射光学器件；它可表示衍射光栅、成像全息、或接收入射光14，反射入射光14并在空间上调制至少一部分的入射光以形成图像16的几乎任何类型的光学器件。在一些实施例中，成像光学器件的反射属性是静态的——即永久地、实质性地被设计到光学器件中。在其他实施例中，成像光学器件的反射属性是动态的——即可重配置的和/或可控的。例如，成像光学器件可包括一个或多个电机元件，诸如响应于改变电输入而改变反射光的方向的压电陶瓷反射镜18。在其他示例中，成像光学器件可包括一个或多个电光元件或电光层——例如液晶(LC)层20——该液晶(LC)层20可控制地影响反射光的偏振状态以使其强度可通过偏振过滤进行调制，或可控制地影响入射光束的相位以使其强度可通过设备像素的波干涉(衍射)进行调制。

在一些示例中，至少一些图像内容可被编码到照明成像光学器件12的入射光14中。在此，成像光学器件的作用可以是改变编码图像的一些属性——其位置、焦平面、取向、亮度、偏振状态、或光学像差的校正等。在其他示例中，入射光可提供成像光学器件的中性(即，非图像携带)照明，其作用是通过释放被设计的或被控制的反射来形成所期望的图像。