[发明专利]光瞳扩展器

说明书

公开了一种包括光学平板和光学楔形件的波导。光学平板具有第一折射率nsubgt;1/subgt;1。该光学平板包括：一对相对表面和输入端口。该对相对表面以平行配置布置。输入端口布置成以一角度将光接收到光学平板中，从而通过一系列内部反射在第一和第二相对表面之间引导光。光学楔形件具有第二折射率nsubgt;2/subgt;，其中，1nsubgt;2/subgt;nsubgt;1/subgt;。光学楔形件包括以楔形配置布置的一对相对表面。光学楔形件的第一表面邻接光学平板的第二表面以形成界面，该界面允许由光学平板引导的光在沿着界面的多个点处部分地透射到光学楔形件中，从而使光被多次划分。楔形件的角度允许在界面处接收的光通过光学楔形件的第二表面逸出，使得波导的出射光瞳被光的多个划分扩展。

技术领域

本公开涉及一种光瞳扩展器，比如波导光瞳扩展器。更具体地，本公开涉及一种用于平视显示器的图片生成单元的平板波导光瞳扩展器。本公开还涉及一种投影仪和投影方法，比如全息投影的投影仪和投影方法。一些实施例涉及平视显示器和增加平视显示器的观察窗口或眼动盒的方法。

背景技术

从物体散射的光包含振幅和相位信息。可以通过众所周知的干涉技术在例如感光板上捕获该振幅和相位信息，以形成包括干涉条纹的全息记录或“全息图”。可以通过用合适的光照射来重建全息图，以形成代表原始物体的二维或三维全息重建或回放图像。

计算机生成的全息术可以在数值上模拟干涉过程。可以通过基于数学变换比如菲涅耳或傅立叶变换的技术来计算计算机生成的全息图。这些类型的全息图可被称为菲涅耳/傅立叶变换全息图或简称为菲涅耳/傅立叶全息图。傅立叶全息图可被认为是物体的傅立叶域/平面表示或物体的频域/平面表示。例如，还可以通过相干射线追踪或点云技术来计算计算机生成的全息图。

可以在布置为调制入射光的振幅和/或相位的空间光调制器上对计算机生成的全息图进行编码。例如，可以使用电可寻址液晶、光学可寻址液晶或微镜来实现光调制。

空间光调制器通常包括多个单独可寻址像素，其也可以称为单元或元素。光调制方案可以是二元的、多级或连续的。可替代地，装置可以是连续的(即不包括像素)，因此光调制可以在整个装置上是连续的。空间光调制器可以是反射性的，这意味着调制光以反射输出。空间光调制器可以同样是透射性的，这意味着调制光以透射输出。

可以使用本文描述的系统来提供全息显示装置，比如全息投影仪。这样的投影仪已经在平视显示器“HUD”中找到了应用。

发明内容

本文公开了一种包括光学平板和光学楔形件的波导。光学平板具有第一折射率n₁1。该光学平板包括：一对相对表面和输入端口或更简单地称为“输入部”。该对相对表面以平行配置布置。即，光学平板的第一表面和第二表面基本平行。第一表面包括输入部(端口)，其布置成以一角度将光接收到光学平板中，从而通过一系列内部反射在第一和第二相对表面之间引导光。因此，在实施例中，第一表面在输入部(端口)处不平行于第二表面。光学楔形件具有第二折射率n₂，其中，1n₂n₁。

光学楔形件包括以楔形配置布置的一对相对表面。即，光学楔形件的第一表面和第二表面不平行。光学楔形件具有一个相对较厚的端部和一个相对较薄的端部。光学楔形件的第一表面邻接光学板的第二表面，并且基本平行于光学板的第二表面，以形成界面，该界面允许由光学平板引导的光在沿着界面的多个点处部分地透射到光学楔形件中，从而使光被多次划分。在光学楔形件的第一表面和第二表面之间通常形成锐角，使得随着距波导输入端的距离增加，在楔形件的第二表面和第一表面之间的距离或间隔(在基本垂直于楔形件的第一表面的方向上)减小。因此，第二表面通常渐缩以在波导的输出端的一点或顶点处与第一表面相交。楔形件的角度允许在界面处接收的光通过光学楔形件的第二表面逸出，使得波导的出射光瞳被光的多个划分扩展。通过在平板的第一表面与周围介质(例如空气)之间的界面处的全内反射将光包含在波导内。