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

概述

公開了涉及全息投影系統(tǒng)中體全息的使用的示例。例如，一個(gè)公開的實(shí)施例提供了一種包括照明源、體全息、以及成像光學(xué)器件的光學(xué)系統(tǒng)。照明源被配置成發(fā)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(xué)器件衍射相干光。成像光學(xué)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(diào)制相干光以形成圖像。

提供本概述是為了以簡(jiǎn)化的形式介紹將在以下詳細(xì)描述中進(jìn)一步描述的一些概念。本概述并不旨在標(biāo)識(shí)所要求保護(hù)主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不旨在限制所要求保護(hù)主題的范圍。此外，所要求保護(hù)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(diǎn)的實(shí)現(xiàn)。

附圖簡(jiǎn)述

圖1和圖2示出了用于成像光學(xué)器件的照明的示例光學(xué)系統(tǒng)的各方面。

圖3示出了利用體全息來照明成像光學(xué)器件的示例光學(xué)系統(tǒng)的各方面。

圖4示出了用于成像光學(xué)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(xué)器件被照明的附加示例光學(xué)系統(tǒng)的各方面。

圖8示出了使用體全息的出射光瞳擴(kuò)展。

圖9示出了例示出用于擴(kuò)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(xué)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(xué)器件的照明。

詳細(xì)描述

現(xiàn)代光學(xué)工程的持續(xù)目標(biāo)是創(chuàng)建縮減設(shè)備應(yīng)用的大小和維度的光學(xué)系統(tǒng)。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(xué)器件。如上所述，光學(xué)系統(tǒng)可包括被照明源照明的成像光學(xué)器件。這樣的系統(tǒng)可被設(shè)計(jì)成間隔開的組件，以防止照明源遮擋成像光學(xué)器件的出射光瞳。然而，這可導(dǎo)致不期望的大配置。此外，如果成像光學(xué)器件是全息式的或基于光柵的，則不希望的零級(jí)或其他衍射分量可出現(xiàn)在出射光瞳中。

因此，本文公開了可提供在避免零級(jí)或其他不希望的衍射分量出現(xiàn)的同時(shí)利用全息圖像分量的緊湊型光學(xué)系統(tǒng)的示例。簡(jiǎn)言之，用穿過一個(gè)或多個(gè)體全息(例如，體布拉格光柵)的相干光照明成像光學(xué)器件。如本文進(jìn)一步詳細(xì)描述的，體全息可位于成像光學(xué)器件的出射光瞳內(nèi)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(xué)器件，以獲得清晰圖像分辨率和其他優(yōu)點(diǎn)。此外，體全息可被設(shè)計(jì)用于從相干照明的全息或基于光柵的光學(xué)器件(透射式或反射式的)移除不希望的零級(jí)或更高級(jí)分量。

圖1示出了具有被照明的成像光學(xué)器件12的示例光學(xué)系統(tǒng)10的各方面。在此示例中，成像光學(xué)器件是反射光學(xué)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(diào)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(xué)器件。在一些實(shí)施例中，成像光學(xué)器件的反射屬性是靜態(tài)的——即永久地、實(shí)質(zhì)性地被設(shè)計(jì)到光學(xué)器件中。在其他實(shí)施例中，成像光學(xué)器件的反射屬性是動(dòng)態(tài)的——即可重配置的和/或可控的。例如，成像光學(xué)器件可包括一個(gè)或多個(gè)電機(jī)元件，諸如響應(yīng)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(xué)器件可包括一個(gè)或多個(gè)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(tài)以使其強(qiáng)度可通過偏振過濾進(jìn)行調(diào)制，或可控制地影響入射光束的相位以使其強(qiáng)度可通過設(shè)備像素的波干涉(衍射)進(jìn)行調(diào)制。

在一些示例中，至少一些圖像內(nèi)容可被編碼到照明成像光學(xué)器件12的入射光14中。在此，成像光學(xué)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(tài)、或光學(xué)像差的校正等。在其他示例中，入射光可提供成像光學(xué)器件的中性(即，非圖像攜帶)照明，其作用是通過釋放被設(shè)計(jì)的或被控制的反射來形成所期望的圖像。

在一些示例中，成像光學(xué)器件12可被配置成像素陣列22的形式，其中每個(gè)像素是可單獨(dú)尋址的電機(jī)元件或電光元件。這樣的配置可被合并入具有操作上耦合到像素陣列的電子控制器23的數(shù)字顯示系統(tǒng)中。在這些示例中，電子控制器通過向陣列的每個(gè)像素發(fā)送適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)來指導(dǎo)顯示圖像的形成，該控制信號(hào)控制來自此像素的反射光的光調(diào)制。因此，在一個(gè)示例中，成像光學(xué)器件可以是數(shù)字微反射鏡設(shè)備(DMD)。在其他示例中，成像光學(xué)器件可以是反射硅上液晶(LCOS)陣列，或幾乎任何其他類型的通過入射在其上的照明的任何部分的反射來形成圖像的像素陣列。

具有反射成像光學(xué)器件的LC顯示系統(tǒng)可比那些具有透射成像光學(xué)器件的LC顯示系統(tǒng)展現(xiàn)出更高的速度(例如，刷新率)和效率。這是因?yàn)橛捎谕ㄟ^LC層的光路的幾何倍增，使該LC層可被做得更薄。這還可有助于增加速度，因?yàn)楦〉腖C層可花費(fèi)更少的時(shí)間返回到同質(zhì)狀態(tài)。分辨率也可被改善，因?yàn)楦飨袼刂g的邊緣場(chǎng)較不顯著。LCOS顯示器中的進(jìn)一步效率增益是由于像素尋址電極被布置在LC層之后并在光路之外。這不僅可減少不希望的吸收，而且可使像素幾乎能接觸彼此。相對(duì)于透射陣列而言，更大的填充因子導(dǎo)致更好的顯示對(duì)比度。

如果光強(qiáng)度建設(shè)性地和破壞性地干擾而不在成像光學(xué)器件的每個(gè)像素處被吸收以便形成顯示圖像，那么LCOS顯示器的效率可被進(jìn)一步提高。一種被稱為L(zhǎng)COS空間光調(diào)制器(LCOS-SLM)的成像光學(xué)器件實(shí)現(xiàn)了此效果。LCOS-SLM是基于電光像素元件的陣列的動(dòng)態(tài)可重新配置的全息的示例。通過控制LC分子的取向，LCOS-SLM對(duì)每個(gè)陣列像素反射的光賦予了單獨(dú)可控的相位延遲。在示例應(yīng)用中，至少在時(shí)間片期間陣列上的入射照明是單色的，并且與基本平坦的波陣面相干。

如本文所述的成像光學(xué)器件12可被合并入各種顯示系統(tǒng)：例如，用于電視和家庭影院系統(tǒng)的大尺寸顯示器、用于膝上型計(jì)算機(jī)的更小的平板顯示器、以及用于平板電腦，智能電話和手持式游戲系統(tǒng)的節(jié)能顯示器。此外，成像光學(xué)器件和相關(guān)聯(lián)的部件可被小型化以便用于諸如頭戴式顯示器(例如，以作為非限制性示例的護(hù)目鏡、眼鏡、頭盔、遮罩等的形式)之類的近眼顯示技術(shù)。

現(xiàn)在返回圖1，成像光學(xué)器件12被示為具有入射光瞳24和出射光瞳26。入射光瞳和出射光瞳的大小和取向通過示例的方式被示出；不同的大小和取向也可被使用。在圖1中，以與法向入射成大約15度的角度照明成像光學(xué)器件(在本文中相對(duì)于表面法線表示入射角和觀測(cè)角)。以相對(duì)低的入射角來照明可呈現(xiàn)優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。對(duì)某些類型的成像光學(xué)器件(例如，具有前板的LCOS)，可以更低入射角來減小不希望的鏡面反射。此外，低角度照明產(chǎn)生低角度反射是被成像光學(xué)器件所期望的，因?yàn)楦飨袼刂g的模糊可隨著觀測(cè)角的增加而增加。另一方面，低角度照明可需要照明源遮蔽出射光瞳26——即，照明源位于成像光學(xué)器件與觀測(cè)者之間——這是不期望的。同樣，如圖1所示，將照明源正好放置在出射光瞳的外側(cè)可增加光學(xué)系統(tǒng)的深度D和圍繞成像光學(xué)器件的非成像邊界B的大小，其中入射角越低深度越大。

圖2示出了另一示例光學(xué)系統(tǒng)28的各方面，其中以相對(duì)于圖像產(chǎn)生元件表面的法線更低的入射角照明反射成像光學(xué)器件12。在所示的配置中，光束分裂器30(例如，半鍍銀反光鏡)被布置成以45度角跨出射光瞳26。此方式節(jié)省了成像光學(xué)器件周邊的周圍的空間，但是將光學(xué)系統(tǒng)的深度增加到了該光學(xué)器件的整個(gè)寬度。此外，它可浪費(fèi)約75％的入射光強(qiáng)度，因?yàn)槊看斡龅焦馐至哑鲿r(shí)損失一半的強(qiáng)度。為了更高的效率，可與位于32處的四分之一波片相組合地使用圓形偏振光束分裂器。然而，這樣的布置可能利用盡可能多的深度，并且還可能與對(duì)偏振狀態(tài)敏感的成像設(shè)備(如被配置成相位調(diào)制的LCOS設(shè)備、和靜態(tài)光柵以及其中特征大小足夠小使得偏振效應(yīng)變得顯著的衍射光學(xué)器件(DOE)陣列)不兼容。

因此，圖3示出了可有助于解決上述幾何和出射光瞳遮蔽問題并提供其他優(yōu)點(diǎn)的另一示例光學(xué)系統(tǒng)34的各方面。具體而言，圖3示出了體全息36和相干照明源38。相干照明源將相干入射光14的光束引導(dǎo)到體全息上。在所描繪的示例中，體全息36被布置成與成像光學(xué)器件12相對(duì)，并且被配置為接收相干光并以近法向入射角來將相干光反射到成像光學(xué)器件上。在一個(gè)示例中，可以大約80度的法向角照射體全息，但也構(gòu)想了更高和更低的入射角。在此配置中，成像光學(xué)器件接收來自體全息的相干光并將該相干光往回投影穿過體全息以在出射光瞳26中形成圖像。

在圖3的示例中，相干照明源38包括紅光激光器40R、綠光激光器40G、以及藍(lán)光激光器40B。更一般地，相干光可從包括單模激光器、多模激光器、超發(fā)光二極管(SLD)、以及甚至某些LED的多個(gè)源發(fā)射。完全相干光不是絕對(duì)要求，但空間和時(shí)間相干性應(yīng)當(dāng)是絕對(duì)要求，使得此光可被衍射并形成圖像。來自每個(gè)激光器的光束在光束調(diào)節(jié)光學(xué)器件42中被組合，該光束調(diào)節(jié)光學(xué)器件42使光束沿著同一光軸對(duì)準(zhǔn)并且將所對(duì)準(zhǔn)的光束的出射光瞳調(diào)整到期望的幾何形狀。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，光束可以是相對(duì)長(zhǎng)和窄的——例如，橫截面為20×2毫米(mm)——其中長(zhǎng)邊平行于體全息的被照明的面并平行于成像光學(xué)器件的被照明的面。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，光束的短邊可垂直于成像光學(xué)器件的被照明的面，但也構(gòu)想了其他幾何形狀。在相干照明源中紅光、綠光、以及藍(lán)光激光器的組合使用使得彩色圖像可被形成于成像光學(xué)器件12處。然而，此特征并非是必需的。在其他實(shí)現(xiàn)中，可能期望單色圖像，并在此，相干照明源可僅包括一個(gè)激光器。通常，相干照明源可包括任何可見或不可見的波長(zhǎng)(紅外、近紅外、紫外)的激光器，并為每個(gè)波長(zhǎng)提供基本平坦的波陣面。

圖4示出了體全息36的一個(gè)示例的各方面。所示的體全息包括以平行層布置的三個(gè)不同的布拉格光柵44——用于衍射紅光的第一布拉格光柵44R、用于衍射綠光的第二布拉格光柵44G、以及用于衍射藍(lán)光的第三布拉格光柵44B。每個(gè)布拉格光柵包括具有第一折射率的一系列基本平坦的區(qū)域46，其被平行布置于具有比第一折射率更高或更低的第二折射率的基板材料48中。當(dāng)以窄范圍的入射角接收到窄范圍的波長(zhǎng)的光時(shí)，每個(gè)布拉格光柵可有效地反射這樣的光。在窄波長(zhǎng)和入射角范圍之外接收的光以高效率被透射。此外，波長(zhǎng)和入射角范圍是可選擇的，由在記錄體全息期間被“燒錄”的平坦區(qū)域46的取向和間距確定。具體而言，衍射光線的釋放角度由布拉格光柵的周期確定，而將激勵(lì)光柵的光線的角度由光柵矢量的方向確定。此外，角度選擇性隨著布拉格光柵的厚度而增加；25-100微米的厚度可提供一度的角度選擇性。

每個(gè)布拉格光柵對(duì)其選擇的波長(zhǎng)范圍之外的光可以是透明的的事實(shí)使得可能在堆疊配置中組合兩個(gè)、三個(gè)、以及更多個(gè)布拉格光柵，如圖4所示。實(shí)際上，可為所有三個(gè)布拉格光柵選擇相當(dāng)?shù)娜肷浣呛头瓷浣牵沟貌祭窆鈻诺亩询B可接收同一光束中的紅光、綠光、以及藍(lán)光，并以相同方向反射所有三種顏色，用于以相同的近法向入射來照明成像光學(xué)器件。在其他實(shí)現(xiàn)中，不同的布拉格光柵可被配置為以不同的入射角接收光并以相同或不同的入射角來照明成像光學(xué)器件。

如上所述，每個(gè)布拉格光柵44根據(jù)由它的光柵周期確定的角度來重定向入射光束。因此，如常規(guī)光束分裂器那樣，即使體全息未被定向成與出射光瞳26成45度，光線也可以法向入射或近法向入射入射于成像光學(xué)器件上。相對(duì)于光學(xué)系統(tǒng)10或28而言，此特征可有助于減小光學(xué)系統(tǒng)34的深度(可能達(dá)幾個(gè)數(shù)量級(jí))。

雖然圖4的堆疊式布拉格光柵配置可在一些實(shí)現(xiàn)中被使用，但是在光聚合物的并發(fā)或順序曝光中使用不同波長(zhǎng)的光來記錄被疊加在同一體積中的兩個(gè)、三個(gè)以及更多個(gè)布拉格光柵也是可能的。在這樣的全息中，三個(gè)疊加的布拉格光柵仍然獨(dú)立地運(yùn)作。自然地，如果期望單色圖像，則體全息36可包括針對(duì)此顏色的單個(gè)布拉格光柵。此外，除了布拉格光柵之外的其他類型的體全息結(jié)構(gòu)可被用于實(shí)現(xiàn)類似的結(jié)果。各示例包括其中體全息合并全息透鏡以聚焦或散焦入射或反射光束的配置。

圖3的光學(xué)系統(tǒng)可解決上述幾何和出射光瞳遮蔽問題。例如，體全息36可被制造為成像光學(xué)器件12上的薄覆蓋。在這樣的配置中，成像設(shè)備的前玻璃或塑料罩可納入體布拉格光柵。前罩可以按照與成像光學(xué)器件的平面相比成小角度傾斜。對(duì)于小的設(shè)備和傾斜角度，由于體全息而引起的厚度增加是最小的(處于100μm的數(shù)量級(jí))，并且由于前罩的傾斜而引起的深度增加將很小。第二，圍繞成像光學(xué)器件的非成像邊界可恰好足夠?qū)捯赃m應(yīng)相干照明源38。第三，應(yīng)當(dāng)注意，布拉格光柵44在入射光被衍射的窄范圍的角度之外是透明的。對(duì)于從成像光學(xué)器件12反射的光，此窄范圍以軸50為中心，其中入射角和觀測(cè)角相等。因此，成像光學(xué)器件的出射光瞳26除了在軸50附近和平行觀測(cè)軸之外對(duì)觀測(cè)者而言將是看上去未被遮擋的，在軸50附近和平行觀測(cè)軸處體全息將反射圖像光往回轉(zhuǎn)向相干照明源38的方向。實(shí)際上，圖像光線可在相對(duì)于入射角的小范圍角度上(水平和垂直兩個(gè)方向上)或大范圍的角度上被拒絕。

反射圖像光的轉(zhuǎn)移提供了有效且高選擇性的機(jī)制來分離由全息圖像源形成的圖像的零級(jí)衍射分量，但也可能在圖像中間創(chuàng)建小暗點(diǎn)。零級(jí)分量是以下事實(shí)的結(jié)果：沒有光柵或全息在其對(duì)入射光的利用方面是100％有效的。對(duì)于反射成像光學(xué)器件，零級(jí)分量可表現(xiàn)為與形成的圖像一起被反射的入射光的一部分的單向反射。對(duì)于透射成像光學(xué)器件，零級(jí)分量?jī)H僅是非衍射透射。在這兩種情況下，零級(jí)分量可以采取在形成的圖像中心處的亮點(diǎn)的形式。

然而，在其中成像光學(xué)器件12是全息式的或基于光柵的實(shí)施例中，入射照明14的零級(jí)分量沿軸50反射，在軸50處觀測(cè)角和入射角相等。如上所述，這是與體全息36被設(shè)計(jì)成從形成的圖像中移除的角度相同的角度——即，沿著其到相干照明源38的初始路徑反射回來，其中光可被吸收和/或循環(huán)。此效果可能不僅抹掉(blot out)不希望的零級(jí)分量，而且也抹掉以平行或幾乎平行于50來投影的任何圖像內(nèi)容。為了補(bǔ)救這樣的問題，如果成像光學(xué)器件12是全息式的(例如LCOS-SLM)，則其可被配置成編碼菲涅耳透鏡或其他像差。在一些示例中，像差的效果是使形成的圖像的焦平面移位。盡管這樣的光學(xué)器件將釋放平行于零級(jí)分量的全部被體全息36拒絕的多個(gè)光線，但是被拒絕的光線現(xiàn)在將源自圖像的所有部分而不是圖像中間的一個(gè)群集。因此，圖像內(nèi)容的保護(hù)是以稍微降低亮度為代價(jià)的。根據(jù)定義，零級(jí)分量不經(jīng)歷由成像光學(xué)器件引起的相位調(diào)制，并因此不被全息菲涅耳透鏡或其他像差所轉(zhuǎn)向。因此，不希望的零級(jí)照明反射的移除保持有效。

這樣的減輕圖像中心的黑點(diǎn)的存在的方法也改變了形成的圖像的聚散度。在一些實(shí)現(xiàn)中，此效果可以是可接受的，或甚至是期望的。然而，在一些實(shí)現(xiàn)中，可能期望還原原始聚散度，或以其他方式進(jìn)一步調(diào)整聚散度。圖5示出了相關(guān)光學(xué)系統(tǒng)51的各方面，其中原始圖像聚散度可被還原或進(jìn)一步被調(diào)整。在此，物理透鏡52(例如，折射或衍射透鏡)位于體全息36的前面。取決于物理透鏡的焦距和其他性質(zhì)，該物理透鏡可被配置成將形成的圖像的焦平面往回向其原始位置移位，或者使其在與編碼的菲涅爾透鏡的相同的方向上進(jìn)一步移位。圖5還示出了可被夾在一對(duì)薄層棱鏡54之間的體全息。棱鏡可以是與光柵材料折射率匹配的，以避免來自體全息的基板材料48的菲涅爾反射。作為替換，體全息可包括抗反射涂層——例如，干涉濾波器。在一些方面，物理透鏡52、被夾的體全息36、以及成像光學(xué)器件12可被集成到同一光學(xué)組件中。

圖6示出了可被用于照明較大的成像光學(xué)器件12’的相關(guān)光學(xué)系統(tǒng)56的各方面。在圖6中，體全息36’被分成端對(duì)端地布置以跨越成像光學(xué)器件的多個(gè)部分58。每個(gè)體全息部分包括將入射光轉(zhuǎn)向成像光學(xué)器件的對(duì)應(yīng)部分上的一個(gè)或多個(gè)布拉格光柵。在此實(shí)施例中，僅端部58N的布拉格光柵具有單位衍射效率。其他的布拉格光柵具有更低的衍射效率和功能，因此，作為光束分裂器。換言之，除了終端體全息部分58N之外的所有體全息部分憑借非常傾斜的入射或多次反射來將一些入射光透射到相鄰的部分。盡管圖6示出了三個(gè)體全息部分，但是其他光學(xué)系統(tǒng)可包括更多或更少的部分。對(duì)于顯示器應(yīng)用，針對(duì)每個(gè)部分的衍射效率可被導(dǎo)入設(shè)計(jì)(design-in)，以便實(shí)現(xiàn)成像光學(xué)器件的所有相應(yīng)部分的基本均勻的照明。該方法可按照等于體全息部分的數(shù)量的因子來減小體全息組裝件的總厚度。應(yīng)當(dāng)注意，如果成像光學(xué)器件是全息式的和動(dòng)態(tài)可重新配置的(例如，LCOS-SLM)，則可在成像光學(xué)器件處校正體全息中的角度位置的任何不準(zhǔn)確性。

圖6的實(shí)現(xiàn)可能不提供零級(jí)衍射分量的完全移除，因?yàn)橐恍w全息部分的衍射的效率低于100％。然而，圖7示出了相關(guān)光學(xué)系統(tǒng)60的各方面，其可為更大的全息式和基于光柵的成像光學(xué)器件12”提供零級(jí)移除。在此配置中，每個(gè)體全息部分58以不同的入射角被激勵(lì)，但在相同的方向上進(jìn)行衍射。在此，在一定角度范圍內(nèi)提供入射光。理想地，給定的入射光線將激勵(lì)一個(gè)布拉格光柵并忽略其他的布拉格光柵。在一些版本中，耦合于光束調(diào)節(jié)光學(xué)器件42的弱衍射光柵可被用于創(chuàng)建所需的入射角分布。

如上所述，當(dāng)以非常大的入射角照明時(shí)，前述光學(xué)系統(tǒng)利用了體全息36的出射光瞳擴(kuò)展特征。因此，相對(duì)長(zhǎng)且窄的入射光束(例如2×20毫米)可提供對(duì)成像光學(xué)器件12的基本均勻的照明。在一些配置中(諸如圖8中所示的配置)，出射光瞳擴(kuò)展特征可在兩個(gè)或更多個(gè)方向上被應(yīng)用。在該示例中，光束調(diào)節(jié)光學(xué)器件42包括被配置成接收?qǐng)A柱形的第一相干光光束(在一些情況下是來自于激光器40(圖5中)的組合光束)的第一體全息36’。第一體全息在一個(gè)維度上擴(kuò)展光束，以釋放撞擊在第二體全息36上的長(zhǎng)且窄的第二光束。第二體全息被配置為接收第二相干光光束，并釋放在第二正交方向上擴(kuò)展的第三相干光光束。成像光學(xué)器件(未在圖8中示出)可被布置為與第二體全息相對(duì)，并且被配置為接收第三相干光光束并將往回投影該光通過體全息以形成期望的圖像。在圖8的平面圖中，封閉圓指示衍射光線垂直于頁面出射。在側(cè)視圖中，開口圓指示入射光線垂直于頁面進(jìn)入。

圖9示出了例示出一種用于在正交方向上擴(kuò)展相干光束并使用所擴(kuò)展的光束來照明成像光學(xué)器件的方法的示例的流程圖。在901，第一相干光光束被例如一個(gè)或多個(gè)激光器發(fā)射。在902，第一相干光光束被第一體全息接收并衍射，這產(chǎn)生了在一個(gè)方向上擴(kuò)展的第二相干光光束。在903，第二相干光光束被第二體全息接收并衍射，這產(chǎn)生了在第二方向上進(jìn)一步擴(kuò)展的第三光束。在904，第三相干光光束在成像光學(xué)器件處被接收并且在空間上被調(diào)制以形成所期望的圖像。

前述光學(xué)系統(tǒng)包括主反射成像光學(xué)器件12和體全息36。在其他示例中，成像光學(xué)器件可被配置成通過在空間上透射地調(diào)制相干照明來形成圖像。例如，透視顯示系統(tǒng)可納入光學(xué)系統(tǒng)，其中透射性成像光學(xué)器件經(jīng)由體全息被從背后照亮。在其他實(shí)現(xiàn)中，體全息本身可以是透射式的。圖10示出了用于不同地配置的體全息的各種各樣的照明布置。附圖的上一行中的體全息36將相干光反射到相關(guān)聯(lián)的成像光學(xué)器件上；下一行中的體全息36’將相干光透射到相關(guān)聯(lián)的成像光學(xué)器件上。每個(gè)配置完全處于本公開的精神和范圍內(nèi)。

前述描述強(qiáng)調(diào)了顯示應(yīng)用。然而，此方法不限于顯示技術(shù)，而也可被擴(kuò)展到其他領(lǐng)域。例如，圖10的配置中的任何一個(gè)可被用于結(jié)構(gòu)化光投影儀中，該結(jié)構(gòu)化光投影儀經(jīng)由成像光學(xué)器件12以靜態(tài)全息濾波器或DOE陣列(反射式或透射式)的形式投影相干紅外照明。這樣的配置可被用于利用照明特征的重復(fù)圖案來覆蓋場(chǎng)景(位于出射光線的方向上)。解析這樣的特征的圖像可被用于三維地映射場(chǎng)景。然而，成像光學(xué)器件還可反射或透射零級(jí)分量，這對(duì)用戶可能是危險(xiǎn)的，或者可能破壞映射的準(zhǔn)確性。通過經(jīng)由體全息36照明全息濾波器，零級(jí)分量被衰減。

此外，盡管上述的一些實(shí)現(xiàn)涉及反射性成像光學(xué)器件的照明，但是此辦法的各方面也可應(yīng)用于透射性成像光學(xué)器件的照明。圖11示出了非限制性示例照明幾何形狀，分別涉及透射成像光學(xué)器件12’以及反射或透射體全息36或36’。將要強(qiáng)調(diào)的是，附圖中所示的入射角和照明角主要是出于說明的目的而被選擇。包括法向入射的其他角度和角度范圍可被替代使用。

將會(huì)理解，此處描述的配置和/或方法本質(zhì)是示例性的，這些具體實(shí)現(xiàn)或示例不應(yīng)被視為限制性的，因?yàn)樵S多變體是可能的。此外，本公開的主題包括本文公開的各種系統(tǒng)、配置以及屬性、以及它們的任一和全部等價(jià)物的每個(gè)可行的組合和子組合。例如，參考任何一個(gè)附圖描述的系統(tǒng)、組件或?qū)傩钥杀缓喜⑷肴魏纹渌綀D所示的系統(tǒng)或組件中，所修改的系統(tǒng)保持在本公開的精神和范圍內(nèi)。