[发明专利]倾斜照明器

说明书

本文公开了一种倾斜镜，该倾斜镜是光学反射设备，诸如体全息光学元件，它的反射轴与表面法线形成角度(倾斜角)。倾斜照明器是倾斜镜，它可以将窄光束扩展成宽光束，而不改变照明的角带宽。因为倾斜角可以与表面法线形成相对大的角度(例如，大约45°)，所以倾斜照明器可以相当紧凑，使其适用于将光引导到小封装中的空间光调制器(SLM)上。在一些情况下，倾斜照明器形成为波导，其中全息层夹置在一对基板之间。全息芯中的光栅结构将光衍射出波导并且例如衍射到SLM的有效区域上，SLM调制所述入射光并将它透射或通过波导倾斜照明器反射回来。

本申请要求于2017年2月15日提交的美国临时专利申请62/459,553的优先权，该美国临时专利申请据此全文以引用方式并入本文。

背景技术

全息倾斜镜是关于反射轴反射入射光的全息光学元件，其中该反射轴不需要垂直于入射光照射的表面。换句话说，全息倾斜镜的反射轴不必与全息光学元件的表面法线平行或重合。反射轴和表面法线之间的角度被称为反射轴角度，并且可以基于全息倾斜镜的期望应用来选择。

术语“反射”和类似术语在通常“衍射”被认为是适当术语的一些情况下用于本公开中。“反射”的使用与斜交镜所展现的镜像特性一致，并且有助于避免可能混淆的术语。例如，在称光栅或倾斜镜被构造为“反射”入射光的情况下，常规技术人员可能更倾向于说光栅结构被构造成“衍射”入射光，因为通常认为光栅结构通过衍射作用于光。然而，术语“衍射”的此类使用将导致出现诸如“入射光关于大致稳定的反射轴衍射”的表述，这可能造成困惑。

因此，在表述为入射光被光栅结构“反射”的情况下，依据本公开，本领域的普通技术人员将意识到光栅结构实际上是通过衍射机制对光进行“反射”的。“反射”的这种使用在光学中并非没有先例，常规电介质反射镜就通常被表述为“反射”光，尽管衍射在这种反射中发挥主要作用。本领域技术人员因此认识到，大多数“反射”包括衍射的特性，并且由斜交镜或其部件进行的“反射”也包括衍射。

发明内容

本技术的实施方案包括全息光栅介质，其具有光栅结构，该光栅结构被配置为朝向照明目标衍射入射光，诸如绘画、照片、图、海报或空间光调制器(SLM)。光栅结构还被配置为朝向全息光栅介质透射由照明目标散射或逆向反射的光。光栅结构可以被配置为朝向照明目标衍射处于第一偏振态(例如，s偏振态)的入射光，并且朝向全息光栅介质透射由照明目标散射或逆向反射的处于第二偏振态(例如，p偏振态)的光。在一些情况下，全息光栅介质可以将入射光引导到光栅结构。

另外的实施方案包括对照明目标进行照明的方法，诸如绘画、照片、图、海报或SLM。驻留在全息光栅介质中的光栅结构朝向照明目标衍射入射光，该照明目标将入射光的第一部分反射和/或散射回全息光栅介质。光栅结构透射入射光的第一部分中的至少一些。

在一些示例中，光栅结构衍射处于第一偏振态(例如，s偏振态)的入射光，照明目标在反射时将第一偏振态改变为第二偏振态(例如，p偏振态)，并且光栅结构透射处于第二偏振态的至少一些光。如果照明目标是SLM，则它可以在反射时在空间上调制光(例如，通过改变其振幅、相位或偏振状态)。如果需要，全息光栅介质可以将入射光引导到光栅结构。

其他实施方案包括一种系统，该系统包括与全息光栅介质光学连通的SLM。在操作中，全息光栅结构中的光栅结构围绕与SLM的有效区域的表面法线形成角度的轴朝向SLM衍射入射光。

SLM可具有小于约10μm的像素间距，并且可以是透射的或反射的。如果SLM是反射的，则光栅结构可以朝向光栅结构透射由反射SLM反射的光。在任何这些情况下，全息光栅介质具有的长度可以等于或大于SLM的有效区域的长度，并且厚度小于SLM的有效区域的长度。