CN110678800B - 用于照射空间光调制器的方法、设备和系统 - Google Patents

用于照射空间光调制器的方法、设备和系统 Download PDF

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Abstract

光学设备可以包括楔形光转向元件，其包括平行于水平轴的第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面，该第二表面相对于所述轴倾斜楔角。包括多个光发射器的光模块可以被配置为组合来自所述多个发射器的光。在所述第一与所述第二表面之间有光输入表面，并且该光输入表面接收从所述多个发射器发射的光。在与所述光输入表面相对的一侧设置有端反射器。第二表面可以是倾斜的，使得所述光输入表面的高度小于与所述光输入表面相对的端反射器的高度。耦合到所述光转向元件中的光可以由所述端反射器反射和/或朝向所述第一表面从所述第二表面反射。

Description

用于照射空间光调制器的方法、设备和系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年3月21日提交的题为“METHODS,DEVICES,AND SYSTEMS FORILLUMINATING SPATIAL LIGHT MODULATORS(用于照射空间光调制器的方法、设备和系统)”的美国临时申请号62/474,591在35U.S.C.§119(e)下的优先权益，其以整体内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及光学设备，包括增强现实成像和可视化系统。
背景技术
现代计算和显示技术已经利于用于所谓的“虚拟现实”或者“增强现实”体验的系统的发展，其中，数字再现图像或其部分以其看起来真实或者可以被感知为真实的方式被呈现给用户。虚拟现实或者“VR”场景典型地涉及数字或者虚拟图像信息的呈现，而对于其他实际现实世界视觉输入不透明；增强现实或者“AR”场景典型地涉及将数字或者虚拟图像信息呈现为对用户周围的实际世界的可视化的增强。混合现实或者“MR”场景是一种类型的AR场景并且典型地涉及被集成到自然界中并且响应于自然界的虚拟对象。例如，MR场景可以包括看起来由现实世界中的对象阻挡或另外被感知为与现实世界中的对象相互作用的AR图像内容。
参考图1，描绘了增强现实场景1。AR技术的用户看到以背景中的人、树、建筑为特征的现实世界公园般的设置20，以及混凝土平台30。用户还感知到他/她“看到”“虚拟内容”，诸如站在现实世界平台30上的机器人雕像40，以及飞行的卡通式的化身人物50，其似乎是大黄蜂的拟人化。这些元素50、40是“虚拟的”，因为其不存在于现实世界中。由于人类视觉感知系统是复杂的，因而产生利于其他虚拟或现实世界影像元素中间的虚拟图像元素的舒适的、自然感觉的、丰富呈现的AR技术是具挑战性的。
本文所公开的系统和方法解决与AR和VR技术有关的各种挑战。
偏振分束器可以在显示系统用来将偏振光引导到光调制器并且然后将该光引导到观察者。通常，存在减小显示系统的尺寸的持续需求，并且因此，还存在减小显示系统的构成部分的尺寸的需求，包括利用偏振分束器的构成部分。
发明内容
本文中所描述的各种实施方式包括被配置为向一个或多个空间光调制器(例如，硅上液晶(LCOS)设备)提供照明(例如，前光或者后光)的照明系统。本文中预期的照明系统被配置为朝向空间光调制器引导具有第一偏振状态的光，并且朝向观察者引导具有与所述第一偏振状态不同的第二偏振状态的从所述空间光调制器反射的光。本文中预期的照明系统可以被配置为具有减小的尺寸的偏振分束部件。
头戴式显示系统可以被配置为将光投射到用户的眼睛以将增强现实图像内容显示在用户的视场中。所述头戴式显示系统可以包括被配置为支撑在所述用户的头部上的框架。所述头戴式显示系统还可以包括设置在所述框架上的目镜。所述目镜的至少一部分可以是透明的并且当所述用户穿戴所述头戴式显示器时设置在所述用户的眼睛前面的位置处，使得所述透明部分将光从所述用户前面的环境透射到所述用户的眼睛以提供所述用户前面的环境的视图。所述目镜可以包括设置为将光引导到所述用户的眼睛中的一个或多个波导。
所述头戴式显示系统还可以包括被配置为发射光的光源和/或楔形光转向元件。所述楔形光转向元件可以包括平行于轴的第一表面。所述楔形光转向元件还可以包括与所述第一表面相对设置和/或相对于所述轴倾斜楔角α的第二表面。所述第一表面与所述第二表面之间的光输入表面可以被配置为接收从光源发射的光。所述楔形光转向元件可以包括设置在与所述光输入表面相对的一侧的端反射器。所述楔形光转向元件的第二表面可以倾斜，使得所述光输入表面的高度小于与所述光输入表面相对的端反射器的高度和/或使得耦合到所述楔形光转向元件中的光由所述端反射器反射并且朝向所述第一表面由所述第二表面重引导。
所述头戴式显示系统还可以包括空间光调制器，该空间光调制器相对于所述楔形光转向元件设置以接收从所述楔形光转向元件射出的光并且调制所述光。所述楔形光转向元件和所述空间光调制器可以相对于所述目镜设置以将调制光引导到所述目镜的一个或多个波导中，使得所述调制光被引导到所述用户的眼睛中以在其中形成图像。
光学设备可以包括楔形光转向元件。所述光学设备可以包括平行于水平轴的第一表面和相对于所述水平轴倾斜楔角α的与所述第一表面相对的第二表面。所述光学设备可以包括光模块，该光模块包括多个光发射器。所述光模块可以被配置为组合用于所述多个发射器的光。所述光学设备还可以包括光输入表面，该光输入表面在所述第一表面与所述第二表面之间并且相对于所述光模块设置以接收从所述多个发射器发射的光。所述光学设备可以包括设置在与所述光输入表面相对的一侧的端反射器。所述第二表面可以倾斜，使得所述光输入表面的高度小于与所述光输入表面相对的一侧的高度。耦合到所述楔形光转向元件中的光可以由所述端反射器反射和/或朝向所述第一表面从所述第二表面反射。
照明系统可以包括被配置为发射光的光源，以及偏振敏感光转向元件。所述偏振敏感光转向元件可以包括平行于轴设置的第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面。所述偏振敏感光转向元件可以包括光输入表面，该光输入表面在所述第一表面与所述第二表面之间并且被配置为接收从所述光源发射的光。所述偏振敏感光转向元件还可以包括设置在与所述光输入表面相对的一侧的端反射器。所述偏振敏感光转向元件的第二表面可以使得耦合到所述偏振敏感光转向元件中的光由所述端反射器反射和/或朝向所述第一表面由所述第二表面重引导。所述照明系统还可以包括空间光调制器，该空间光调制器相对于所述偏振敏感光转向元件设置以接收从所述偏振敏感光转向元件射出的光并且调制所述光。
附图说明
图1图示了根据一些实施例的通过AR设备的增强现实(AR)的用户的视图。
图2图示了根据一些实施例的可穿戴显示系统的示例。
图3图示了根据一些实施例的用于为用户模拟三维影像的显示系统。
图4图示了根据一些实施例的用于使用多个深度平面模拟三维影像的方法的方面。
图5A-5C图示了根据一些实施例的曲率半径与焦半径之间的关系。
图6图示了根据一些实施例的用于向用户输出图像信息的波导堆叠的示例。
图7图示了根据一些实施例的由波导输出的出射束的示例。
图8图示了根据一些实施例的每个深度平面包括使用多个不同的分量颜色形成的图像的堆叠波导组件的示例。
图9A图示了根据一些实施例的各自包括耦入(incoupling)光学元件的一组堆叠波导的示例的剖面侧视图。
图9B图示了根据一些实施例的图9A的一组堆叠波导的示例的透视图。
图9C图示了根据一些实施例的图9A和图9B的一组堆叠波导的示例的自上而下平面图。
图10示意性地图示了根据一些实施例的示例楔形照明系统。
图11图示了根据一些实施例的关于图10中所图示的照明系统的光线跟踪。
图12A图示了根据一些实施例的图10中所图示的照明系统的透视图。
图12B图示了根据一些实施例的图12A中所图示的照明系统的分解透视图。
图13A图示了根据一些实施例的制造偏振敏感反射器的方法。
图13B图示了根据一些实施例的偏振敏感反射器。
图13C图示了根据一些实施例的制造如图13A中所示制造的偏振敏感反射器的方法。
图13D图示了根据一些实施例的使用图13A-13C中所图示的方法制造的偏振敏感反射器。
图14A图示了根据一些实施例的具有胆甾型液晶光栅的偏振涂层。
图14B图示了根据一些实施例的具有胆甾型液晶光栅的偏振涂层。
图15图示了根据一些实施例的偏振分束器的涂层位置。
图16图示了根据一些实施例的偏振分束器的特征。
图17A-17H图示了根据一些实施例的关于偏振分束器的照明模块的各种示例配置。
图18A-18M图示了根据一些实施例的照明模块的各种示例配置。
图18N-18P图示了根据一些实施例的与偏振分束器组合的照明模块的各种示例配置。
图18Q-18V图示了根据一些实施例的照明模块的各种示例配置。
图19图示了根据一些实施例的可以包括照明模块与PBS之间的递送系统的照明系统。
图20A示出了根据一些实施例的包括颜色源区域的示例光导管积分器(lightpipe integrator)。
图20B示出了根据一些实施例的包括颜色源区域的示例光导管积分器。
图20C-20D示出了可选照明模块的示例。
图21A示出了根据一些实施例的集成二向色组合器和光积分器的基本结构。
图21B示出了根据一些实施例的具有光发射器和组合元件的图21A的实施例的示例。
图21C示出了根据一些实施例的具有仅一个组合元件以及光积分器的图21A的示例实施例。
图22A示出了根据一些实施例的示例反射照明模块的侧视图。
图22B示出了根据一些实施例的图22A的示例反射照明模块的等距视图。
图22C示出了根据一些实施例的包括扩展的示例反射照明模块。
图23A示出了根据一些实施例的宽带光源的示例。
图23B示出了根据一些实施例的第一颜色单元关闭状态。
图23C示出了根据一些实施例的第二颜色单元关闭状态。
图23D示出了根据一些实施例的第三颜色单元关闭状态。
图23E示出了根据一些实施例的实现光的每种颜色的透射的开启状态。
图24图示了根据一些实施例的照明系统的透视图。
图25图示了根据一些实施例的另一示例照明系统的透视图。
图26示意性地图示了根据一些实施例的被配置为向空间光调制器提供照明的照明系统。
图27示意性地图示了根据一些实施例的被配置为向与本文中深思的显示系统的各种实施例相关联的空间光调制器提供照明的照明系统。图27中的插图提供了根据一些实施例的示出包括反射准直光的微结构的转向特征的照明系统的部分的放大图。
图28A图示了根据一些实施例的包括在图27中所图示的照明系统中的转向特征的示例实施方式。
图28B图示了根据一些实施例的包括在图27中所图示的照明系统中的转向特征的示例实施方式。
图28C图示了根据一些实施例的包括在图27中所图示的照明系统中的转向特征的示例实施方式。
图28D图示了根据一些实施例的包括在图27中所图示的照明系统中的转向特征的示例实施方式。
图29A图示了根据一些实施例的包括具有屈光力(optical power)的转向特征的照明系统的示例实施方式。
图29B图示了根据一些实施例的包括具有屈光力的转向特征的照明系统的示例实施方式。
图30图示了根据一些实施例的包括反射全息部件的照明系统的实施例。
图31示意性地图示了根据一些实施例的制造本文中深思的紧凑偏振分束器的实施例的方法。
图32图示了根据一些实施例的包含光再循环系统以再循环光的显示设备的示例。
图33图示了根据一些实施例的包含光再循环系统以再循环光的显示设备的示例。
图34图示了根据一些实施例的包含光再循环系统以再循环光的显示设备的示例。
图35图示了根据一些实施例的包含光再循环系统以再循环光的显示设备的示例。
图36图示了根据一些实施例的包含光再循环系统以再循环光的显示设备的示例。
图37图示了根据一些实施例的具有偏转光以便耦合到光重引导元件中的耦入元件的照明设备。
图38图示了根据一些实施例的组合目镜用来向其提供图像的照明模块和偏振分束器。
提供附图以图示示例实施例，并且不旨在限制本公开的范围。相同附图标记自始至终指代相同部件。
具体实施方式
在一些情况下，显示系统可以采用调制光的偏振状态的空间光调制器。这样的空间光调制器可以包括例如液晶空间光调制器，诸如硅上液晶(LCOS)。这样的空间光调制器可以包括取决于像素的状态而旋转或不旋转偏振状态(诸如线性偏振状态)的单独激活像素阵列。例如，这样的空间光调制器可以利用具有第一取向的线性偏振的光(例如，s偏振光)照射。取决于像素的状态(例如，开启或者关闭)，空间光调制器可以或可以不选择性地旋转具有第一取向的线性偏振的入射在该像素上的光(s偏振光)，产生具有第二取向的线偏振光(例如，p偏振光)。偏振器或者分析器可以用于滤出偏振状态中的一个的光，从而将偏振调制转换为可以形成图像的强度调制。
由于这样的空间光调制器在线偏振光上操作，因而某些照明设备被配置为将线偏振光引导到空间光调制器。更特别地，在一些这样的示例中，空间光调制器可以被配置为接收具有某个偏振状态的光(例如，s偏振状态)。
被配置为向被配置为调制光的偏振状态的空间光调制器提供照明的常规照明系统可以包括厚并且笨重的偏振分束器。减小向空间光调制器提供照明的照明系统中的偏振分束器的尺寸可以是有利的。下面讨论了这些和其他概念。
现在将对附图进行参考，其中相似附图标记自始至终指代相似部件。
图2图示了可穿戴显示系统60的示例。显示系统60包括显示器70，以及支持该显示器70的运行的各种机械和电子模块和系统。显示器70可以被耦合到框架80，该框架80是可由显示系统用户或观察者90穿戴的，并且该框架80被配置为将显示器70定位在用户90的眼睛的前面。在一些实施例中，显示器70可以被认为是眼镜。在一些实施例中，扬声器100被耦合到框架80并且被配置为被定位在用户90的耳道附近(在一些实施例中，未示出的另一扬声器可以可选地定位在用户的另一耳道附近以提供立体/可成形声音控制)。显示系统还可以包括一个或多个麦克风110或者检测声音的其他设备。在一些实施例中，麦克风被配置为允许用户向系统60提供输入或者命令(例如，语音菜单命令、自然语言问题等的选择)，和/或可以允许与其他人(例如，与类似显示系统的其他用户)的音频通信。麦克风还可以被配置为采集音频数据(例如，来自用户和/或环境的声音)的外围传感器。在一些实施例中，显示系统还可以包括外围传感器120a，该外围传感器120a可以与框架80分离并且被附接到用户90的身体(例如，在用户90的头部、躯干、肢体等上)。在一些实施例中，外围传感器120a可以被配置为采集表征用户90的生理状态的数据。例如，传感器120a可以是电极。
继续参考图2，显示器70通过通信链路130(诸如通过有线导线或无线连接)操作性地耦合到本地数据处理模块140，其可以安装在各种配置中，诸如固定地附接到框架80、固定地附接到由用户穿戴的头盔或帽子、被嵌入在耳机中、或者另外可移除地附接到用户90(例如，在背包型配置中、在腰带耦合型配置中)。类似地，传感器120a可以由通信链路120b(例如，有线导线或无线连接)操作性地耦合到本地处理器和数据模块140。本地处理和数据模块140可以包括硬件处理器，以及数字存储器，诸如非易失性存储器(例如，闪存或硬盘驱动器)，其二者可以用于辅助数据的处理、高速缓存和存储。数据包括以下数据：a)从传感器(其可以例如操作性地耦合到框架80或另外附接到用户90)捕获的数据，诸如图像捕获设备(诸如照相机)、麦克风、惯性测量单元、加速度计、指南针、GPS单元、无线电设备、陀螺仪和/或本文所公开的其他传感器；和/或b)使用远程处理模块150和/或远程数据存储库160采集和/或处理的数据(包括与虚拟内容有关的数据)，可能地用于在这样的处理或者检索之后传送到显示器70。本地处理和数据模块140可以通过通信链路170、180(诸如经由有线或无线通信链路)操作性地耦合到远程处理模块150和远程数据存储库160，使得这些远程模块150、160操作性地耦合到彼此并且可用作本地处理和数据模块140的资源。在一些实施例中，本地处理和数据模块140可以包括以下各项中的一项或多项：图像捕获设备、麦克风、惯性测量单元、加速度计、指南针、GPS单元、无线电设备和/或陀螺仪。在一些其他实施例中，这些传感器中的一个或多个可以附接到框架80，或者可以是通过有线或无线通信路径与本地处理和数据模块14通信的独立结构。
继续参考图2，在一些实施例中，远程处理模块150可以包括被配置为分析和处理数据和/或图像信息的一个或多个处理器。在一些实施例中，远程数据存储库160可以包括数字数据存储设施，该数字数据存储设施可以是通过因特网或“云”资源配置中的其他网络配置可用的。在一些实施例中，远程数据存储库160可以包括一个或多个远程服务器，该一个或多个远程服务器向本地处理和数据模块140和/或远程处理模块150提供信息，例如，用于生成增强现实内容的信息。在一些实施例中，所有数据被存储并且所有计算在本地处理和数据模块中执行，这允许来自远程模块的完全自主使用。
现在参考图3，将图像感知为“三维”或“3-D”可以通过向观察者的每只眼睛提供图像的稍微不同的呈现而实现。图3图示了用于为用户模拟三维影像的常规显示系统。两个不同的图像190、200-一个用于每只眼睛210、220-被输出给用户。图像190、200沿着平行于观察者的视线的光轴或z轴与眼睛210、220隔开距离230。图像190、200是平面的，并且眼睛210、220可以通过假定单个调节(accommodated)状态聚焦于图像上。这样的3-D显示系统依赖于人类视觉系统来组合图像190、200，以为组合图像提供深度和/或标度感知。
然而，将理解到，人类视觉系统是更复杂的，并且提供现实深度感知是更具挑战性的。例如，常规“3-D”显示系统的许多观察者发现这样的系统是不舒适的或者可能根本感知不到深度感觉。在不由理论限制的情况下，人们相信对象的观察者可以由于眼转向(vergence)和调节的组合将对象感知为“三维的”。两只眼睛相对于彼此的眼转向运动(即，眼睛的旋转，使得瞳孔朝向彼此或远离彼此移动以将眼睛的视线会聚以固定在对象上)与眼睛的晶状体和瞳孔的聚焦(或“调节”)紧密地相关联。在正常情况下，改变眼睛的晶状体的焦点或者调节眼睛以将焦点从一个对象改变到不同的距离处的另一对象将，在被称为“调节-眼转向反射”以及瞳孔扩张或者收缩的关系下，自动引起对于相同距离的眼转向的匹配改变。同样地，在正常情况下，眼转向的改变将触发晶状体形状和瞳孔大小的调节的匹配改变。如本文指出的，许多立体或者“3-D”显示系统将使用对每只眼睛稍微不同的呈现(并且因此，稍微不同的图像)显示场景，使得三维视角由人类视觉系统感知。然而，这样的系统对于许多观察者是不舒适的，因为除了其他方面，其简单地提供场景的不同的呈现，但是其中，眼睛在单个调节状态处观察所有图像信息，并且与“调节-眼转向反射”相违背。提供调节与眼转向之间的更好匹配的显示系统可以形成三维影像的更现实并且舒适的模拟。
图4图示了用于使用多个深度平面模拟三维影像的方法的方面。参考图4，在z轴上距眼睛210、220各种距离处的对象由眼睛210、220调节，使得那些对象合焦。眼睛210、220采取特定调节状态以将对象对焦在沿着z轴的不同距离处。因此，特定调节状态可以被说成与深度平面240中的特定一个相关联，并且具有相关联的焦距，使得当眼睛在针对该深度平面的调节状态中时特定深度平面中的对象或者对象的部分合焦。在一些实施例中，三维影像可以通过为眼睛210、220中的每一个提供图像的不同呈现并且还通过提供对应于深度平面中的每一个的图像的不同呈现来模拟。虽然为了说明清晰起见被示出为分离的，但是将理解到，眼睛210、220的视场可以重叠，例如，随着沿着z轴的距离增加。另外，虽然为了便于说明起见被示出为平的，但是将理解到，深度平面的轮廓在物理空间中可以是弯曲的，使得深度平面中的所有特征与特定调节状态中与眼睛合焦。
对象与眼睛210或220之间的距离还可以改变，如由该眼睛观察的，来自该对象的光的发散量。图5A-5C图示了距离与光线的发散之间的关系。对象与眼睛210之间的距离以减小的距离的次序由R1、R2和R3表示。如在图5A-5C中所示，随着到对象的距离减小，光线变得更发散。随着距离增加，光线变得更准直。换句话说，可以说由点(对象或者对象的一部分)产生的光场具有球面波前曲率，该球面波前曲率是该点距用户的眼睛多么远的函数。曲率随着减小对象与眼睛210之间的距离而增加。因此，在不同的深度平面处，光线的发散度也是不同的，其中，发散度随着深度平面与观察者的眼睛210之间减小的距离而增加。虽然在图5A-5C和本文中的其他附图中为了说明清晰起见仅图示单只眼睛210，但是将理解到，关于眼睛210的讨论可以适用于观察者的两只眼睛210和220。
在不由理论限制的情况下，人们相信人眼通常可以解释有限数目的深度平面以提供深度感知。因此，感知深度的高度可信模拟可以通过如下来实现：向眼睛提供对应于这些有限数目的深度平面中的每一个的图像的不同呈现。不同呈现可以由观察者的眼睛单独聚焦，从而有助于基于使针对位于不同的深度平面的场景的不同的图像特征对焦所要求的眼睛的调节和/或基于观察离焦的不同深度平面上的不同图像特征，给用户提供深度线索。
图6图示了用于向用户输出图像信息的波导堆叠的示例。显示系统250包括波导的堆叠或者堆叠波导组件260，该波导的堆叠或者堆叠波导组件260可以用于使用多个波导270、280、290、300、310向眼睛/大脑提供三维感知。在一些实施例中，显示系统250是图2的系统60，并且图6示意性地更详细地示出该系统60的一些部分。例如，波导组件260可以是图2的显示器70的一部分。将理解到，在一些实施例中，显示系统250可以被认为是光场显示器。另外，波导组件260还可以称为目镜。
继续参考图6，波导组件260还可以包括波导之间的多个特征320、330、340、350。在一些实施例中，特征320、330、340、350可以是一个或多个透镜。波导270、280、290、300、310和/或多个透镜320、330、340、350可以被配置为以不同水平的波前曲率或者光线发散向眼睛发送图像信息。每个波导水平可以与特定深度平面相关联并且可以被配置为输出对应于该深度平面的图像信息。图像注入设备360、370、380、390、400可以用作用于波导的光源并且可以用于将图像信息注入波导270、280、290、300、310中，如本文所描述的，其中的每一个波导可以被配置为跨每个相应波导而分布入射光，用于朝向眼睛210输出。光离开图像注入设备360、370、380、390、400的输出表面410、420、430、440、450并且注入波导270、280、290、300、310的对应的输入表面460、470、480、490、500中。在一些实施例中，输入表面460、470、480、490、500中的每一个可以是对应的波导的边缘，或者可以是对应的波导的主要表面的一部分(即，直接面对世界510或者观察者的眼睛210的波导表面之一)。在一些实施例中，单个光束(例如，准直束)可以被注入每个波导中以输出克隆的准直束的整个场，该克隆的准直束以对应于与特定波导相关联的深度平面的特定角(和发散量)朝向眼睛210引导。在一些实施例中，图像注入设备360、370、380、390、400中的单独一个可以与多个(例如，三个)波导270、280、290、300、310相关联并且将光注入多个(例如，三个)波导270、280、290、300、310中。
在一些实施例中，图像注入设备360、370、380、390、400是分立显示器，该分立显示器各自产生用于分别注入对应的波导270、280、290、300、310中的图像信息。在一些其他实施例中，图像注入设备360、370、380、390、400是单个复用显示器的输出端，该单个复用显示器的输出端可以例如经由一个或多个光学导管(诸如光纤光缆)将图像信息输送到图像注入设备360、370、380、390、400中的每一个。将理解到，由图像注入设备360、370、380、390、400提供的图像信息可以包括不同的波长或者颜色(例如，不同的分量颜色，如本文所讨论的)的光。
在一些实施例中，注入波导270、280、290、300、310中的光由光投影仪系统520提供，该光投影仪系统520包括光模块540，该光模块540可以包括光发射器，诸如发光二极管(LED)。来自光模块540的光可以经由分束器550被引导到光调制器530(例如，空间光调制器)，并且由光调制器530修改。光调制器530可以被配置为改变注入波导270、280、290、300、310中的光的感知强度。空间光调制器的示例包括液晶显示器(LCD)，其包括硅上液晶(LCOS)显示器。将理解到，示意性地图示了图像注入设备360、370、380、390、400，并且在一些实施例中，这些图像注入设备可以表示被配置为将光输入到波导270、280、290、300、310中的相关联的波导中的共同投影系统中的不同光路和位置。
在一些实施例中，显示系统250可以是扫描光纤显示器，包括被配置为以各种图案(例如，光栅扫描、螺旋扫描、李萨茹(Lissajous)图案等)将光投影到一个或多个波导270、280、290、300、310中并且最终到观察者的眼睛310的一个或多个扫描光纤。在一些实施例中，所图示的图像注入设备360、370、380、390、400可以示意性地表示被配置为将光注入一个或多个波导270、280、290、300、310中的单个扫描光纤或一束扫描光纤。在一些其他实施例中，所图示的图像注入设备360、370、380、390、400可以示意性地表示多个扫描光纤或多束扫描光纤，其中的每一个被配置为将光注入波导270、280、290、300、310中的相关联的一个。将理解到，一个或多个光纤可以被配置为将光从光模块540传输到一个或多个波导270、280、290、300、310。将理解到，一个或多个中间光学结构可以在扫描光纤或光纤与一个或多个波导270、280、290、300、310之间提供，以例如将离开扫描光纤的光重引导到一个或多个波导270、280、290、300、310。
控制器560控制堆叠波导组件260中的一个或多个的操作，包括图像注入设备360、370、380、390、400、光源540和光调制器530的操作。在一些实施例中，控制器560是本地数据处理模块140的一部分。控制器560包括根据例如本文所公开的各种方案中的任一个的调控到波导270、280、290、300、310的图像信息的时序和提供的编程(例如，非暂态介质中的指令)。在一些实施例中，控制器可以是单个集成设备，或者由有线或无线通信信道连接的分布式系统。在一些实施例中，控制器560可以是处理模块140或150(图2)的一部分。
继续参考图6，波导270、280、290、300、310可以被配置为通过全内反射(TIR)在每个相应波导内传播光。波导270、280、290、300、310可以各自是平面的或者具有另外的形状(例如，弯曲的)，其具有主顶面和主底面以及在那些主顶面与主底面之间延伸的边缘。在所图示的配置中，波导270、280、290、300、310可以各自包括耦出(out-coupling)光学元件570、580、590、600、610，该耦出光学元件570、580、590、600、610被配置为通过重引导在每个相应波导内传播的光来将光提取出波导，以向眼睛210输出图像信息。提取的光还可以称为耦出光，并且耦出光学元件光还可以称为光提取光学元件。所提取的光束可以由波导在波导中传播的光撞击光提取光学元件的位置处输出。耦出光学元件570、580、590、600、610可以例如是包括衍射光学特征的光栅，如本文进一步讨论的。虽然图示被设置在波导270、280、290、300、310的底主表面处以便于描述和附图清晰，但是在一些实施例中，耦出光学元件570、580、590、600、610可以设置在顶和/或底主表面处，和/或可以直接设置在波导270、280、290、300、310的体积中，如本文进一步讨论的。在一些实施例中，耦出光学元件570、580、590、600、610可以在附接到透明衬底以形成波导270、280、290、300、310的材料层中形成。在一些其他实施例中，波导270、280、290、300、310可以是单片材料，并且耦出光学元件570、580、590、600、610可以在该片材料的表面上和/或内部中形成。
继续参考图6，如本文所讨论的，每个波导270、280、290、300、310被配置为输出光以形成对应于特定深度平面的图像。例如，最靠近眼睛的波导270可以被配置为将准直光(其被注入这样的波导270中)递送给眼睛210。准直光可以代表光学无限远焦平面。下一向上波导(waveguide up)280可以被配置为发送出准直光，该准直光在其可以到达眼睛210之前通过第一透镜350(例如，负透镜)；这样的第一透镜350可以被配置为产生轻微的凹波前曲率，使得眼睛/大脑将来自该下一向上波导280的光解释为来自从光学无限远朝向眼睛210向内更接近的第一焦平面。类似地，第三向上波导290使其输出光在到达眼睛210之前穿过第一透镜350和第二透镜340；第一透镜350和第二透镜340的组合屈光力可以被配置为产生波前曲率的另一增加量，使得眼睛/大脑将来自第三波导290的光解释为比来自下一向上波导280的光从光学无限远朝向人向内更加接近的第二焦平面。
其他波导层300、310和透镜330、320类似地被配置，其中，该堆叠中的最高波导310通过其与眼睛之间的所有透镜发送其输出，用于代表到人的最近焦平面的总光焦度。为了补偿当观看/解释来自堆叠波导组件260的另一侧的世界510的光时透镜320、330、340、350的堆叠，补偿透镜层620可以被设置在堆叠的顶部以补偿下面透镜堆叠320、330、340、350的总光焦度。这样的配置提供与存在可用的波导/透镜配对一样多的焦平面。波导的耦出光学元件和透镜的聚焦方面二者可以是静态的(即，非动态或电活性的)。在一些可选实施例中，一者或二者可以使用电活性特征是动态的。
在一些实施例中，波导270、280、290、300、310中的两个或两个以上可以具有相同的相关联深度平面。例如，多个波导270、280、290、300、310可以被配置为将图像集输出给相同的深度平面，或者波导270、280、290、300、310的多个子集可以被配置为将图像集输出给相同的多个深度平面，其中，针对每个深度平面具有一个集。这可以提供用于形成拼接图像以在那些深度平面处提供扩展视场的优点。
继续参考图6，耦出光学元件570、580、590、600、610可以被配置为将光重引导到其相应波导之外并且以对于与波导相关联的特定深度平面的适当的发散或准直量输出该光。因此，具有不同的相关联的深度平面的波导可以具有耦出光学元件570、580、590、600、610的不同配置，其取决于相关联的深度平面，输出具有不同的发散量的光。在一些实施例中，光提取光学元件570、580、590、600、610可以是体积或者表面特征，其可以被配置为以特定角输出光。例如，光提取光学元件570、580、590、600、610可以是体积全息图、表面全息图和/或衍射光栅。在一些实施例中，特征320、330、340、350可以不是透镜；相反，其可以简单地是间隔器(例如，包层和/或用于形成空气间隙的结构)。
在一些实施例中，耦出光学元件570、580、590、600、610是形成衍射图案的衍射特征，或者“衍射光学元件”(在本文中还被称为“DOE”)。优选地，DOE具有足够低的衍射效率，使得光束的仅一部分利用DOE的每个相交(intersection)朝向眼睛210偏转离开，而剩余部分继续经由TIR移动通过波导。携带图像信息的光因此被分成在许多位置处离开波导的许多相关出射束，并且结果是针对在波导内到处反弹的该特定准直束的朝向眼睛210的出射发射的相当均匀的图案。
在一些实施例中，一个或多个DOE可以是在其主动地衍射的“开启”状态与其不显著地衍射的“关闭”状态之间可切换的。例如，可切换DOE可以包括聚合物分散液晶层，其中，微滴包括主介质中的衍射图案，并且微滴的折射率可以被切换以基本上匹配主材料的折射率(在该情况下，图案未明显地衍射入射光)或者微滴可以被切换到不匹配主介质的折射率的折射率(在该情况下，图案主动地衍射入射光)。
在一些实施例中，照相机组件630(例如，数字照相机，包括可见光和红外光照相机)可以被提供以捕获眼睛210和/或眼睛210周围的组织的图像，以例如检测用户输入和/或监测用户的生理状态。如本文所使用的，照相机可以是任何图像捕获设备。在一些实施例中，照相机组件630可以包括图像捕获设备和向眼睛投影光(例如，红外光)的光源，该光可以然后由眼睛反射并且由图像捕获设备检测。在一些实施例中，照相机组件630可以附接到框架80(图2)并且可以与处理模块140和/或150电气通信，该处理模块140和/或150可以处理来自照相机组件630的图像信息。在一些实施例中，可以针对每只眼睛利用一个照相机组件630，以单独监测每只眼睛。
现在参考图7，示出了由波导输出的出射束的示例。图示了一个波导，但是将理解到，在波导组件260包括多个波导的情况下，波导组件260(图6)中的其他波导可以类似地运行。光640在波导270的输入表面460处被注入波导270中并且通过TIR在波导270内传播。在光640入射在DOE 570上的点处，光的一部分离开波导作为出射束650。出射束650被图示为基本上平行的，但是如本文所讨论的，其还可以被重引导以以某个角度传播到眼睛210(例如，形成发散出射束)，这取决于与波导270相关联的深度平面。将理解到，基本上平行出射束可以指示具有耦出光学元件的波导，该耦出光学元件耦出光以形成看起来设定在距眼睛210大距离(例如，光学无限远)的深度平面上的图像。其他波导或者其他耦出光学元件集可以输出更发散的出射束图案，该出射束图案将要求眼睛210调节到更近的距离以使其对焦于视网膜并且将由大脑解释为来自比光学无限远更接近于眼睛210的距离的光。
在一些实施例中，全色图像可以通过重叠分量颜色(例如，三种或更多种分量颜色)中的每一个的图像在每个深度平面处形成。图8图示了每个深度平面包括使用多个不同的分量颜色形成的图像的堆叠波导组件的示例。所图示的实施例示出深度平面240a–240f，但是还考虑了更多或更少的深度。每个深度平面可以具有与其相关联的三个或更多个分量颜色图像，包括：第一颜色G的第一图像；第二颜色R的第二图像；以及第三颜色B的第三图像。通过跟随字母G、R和B的针对屈光度(dpt)的不同的数字在附图中指示不同的深度平面。仅作为示例，跟随这些字母中的每一个的数字指示屈光度(1/m)，或者深度平面距观察者的反距离，并且附图中的每个框表示单独的分量颜色图像。在一些实施例中，为了解释不同的波长的光的眼睛聚焦的差异，用于不同的颜色分量的深度平面的确切定位可以变化。例如，对于给定深度平面的不同的分量颜色图像可以被放置在对应于距用户不同距离的深度平面上。这样的布置可以增加视觉灵敏度和用户舒适和/或可以减小色差。
在一些实施例中，每种分量颜色的光可以由单个专用波导输出，并且因此，每个深度平面可以具有与其相关联的多个波导。在这样的实施例中，包括字母G、R或B的图中的每个框可以被理解为表示单独波导，并且每深度平面可以提供三个波导，其中，每深度平面提供三种颜色分量图像。虽然与每个深度平面相关联的波导在该附图中被示出为彼此邻近，但是将理解到，在物理设备中，波导可以全部布置在每层具有一个波导的堆叠中。在一些其他实施例中，多种分量颜色可以由相同波导输出，使得例如，每深度平面可以仅提供单个波导。
继续参考图8，在一些实施例中，G是绿色，R是红色，并且B是蓝色。在一些其他实施例中，与光的其他波长相关联的其他颜色(包括品红和青色)可以另外使用或者可以替换红、绿或蓝中的一个或多个。
将理解到，贯穿本公开对于光的给定颜色的引用将被理解为涵盖由观察者感知为具有该给定颜色的光的波长的范围内的一个或多个波长的光。例如，红光可以包括大约620–780nm的范围内的一个或多个波长的光，绿光可以包括大约492–577nm的范围内的一个或多个波长的光，并且蓝光可以包括大约435–493nm的范围内的一个或多个波长的光。
在一些实施例中，光源540(图6)可以被配置为发射观察者的视觉感知范围之外的一个或多个波长的光，例如，红外和/或紫外波长。另外，显示器250的波导的耦入、耦出和其他光重引导结构可以被配置为朝向用户的眼睛210将该光引导并且发射到显示器之外，例如，用于成像和/或用户刺激应用。
现在参考图9A，在一些实施例中，入射在波导上的光可能需要重引导以将该光耦入到波导中。耦入光学元件可以用于将光重引导并且耦入到其对应的波导中。图9A图示了各自包括耦入光学元件的多个堆叠波导或堆叠波导集660的示例的剖面侧视图。波导可以各自被配置为输出一个或多个不同波长或者一个或多个不同波长范围的光。将理解到，堆叠660可以对应于堆叠260(图6)，并且堆叠660的所图示的波导可以对应于多个波导270、280、290、300、310的一部分，例外的是，来自图像注入设备360、370、380、390、400中的一个或多个的光从要求光重引导用于耦入的位置被注入到波导中。
所图示的堆叠波导集660包括波导670、680和690。每个波导包括相关联的耦入光学元件(其还可以被称为波导上的光输入区)，其中，例如，在波导670的主表面(例如，上主表面)上设置的耦入光学元件700、在波导680的主表面(例如，上主表面)上设置的耦入光学元件710，以及在波导690的主表面(例如，上主表面)上设置的耦入光学元件720。在一些实施例中，耦入光学元件700、710、720中的一个或多个可以被设置在相应波导670、680、690的底主表面上(特别地其中，一个或多个耦入光学元件是反射偏转光学元件)。如所图示的，耦入光学元件700、710、720可以被设置在其相应波导670、680、690的上主表面上(或在下一个下波导的顶部)，特别地其中，那些耦入光学元件是透射偏转光学元件。在一些实施例中，耦入光学元件700、710、720可以被设置在相应波导670、680、690的本体中。在一些实施例中，如本文所讨论的，耦入光学元件700、710、720是波长选择的，使得其选择性地重引导光的一个或多个波长，同时透射光的其他波长。虽然图示在其相应波导670、680、690的一个边或角上，但是将理解到，在一些实施例中，耦入光学元件700、710、720可以设置在其相应波导670、680、690的其他区域中。
如所图示的，耦入光学元件700、710、720可以彼此横向偏移。在一些实施例中，每个耦入光学元件可以偏移，使得其在该光不穿过另一耦入光学元件的情况下接收光。例如，每个耦入光学元件700、710、720可以被配置为从如图6中所示的不同图像注入设备360、370、380、390和400接收光，并且可以与其他耦入光学元件700、710、720分离(例如，横向地隔开)，使得其基本上不接收来自耦入光学元件700、710、720中的其他耦入光学元件的光。
每个波导还包括相关联的光分布元件，其中，例如，在波导670的主表面(例如，顶主表面)上设置的光分布元件730、在波导680的主表面(例如，顶主表面)上设置的光分布元件740，以及在波导690的主表面(例如，顶主表面)上设置的光分布元件750。在一些其他实施例中，光分布元件730、740、750可以分别设置在相关联的波导670、680、690的底主表面上。在一些其他实施例中，光分布元件730、740、750可以分别设置在相关联的波导670、680、690的顶和底主表面上；或者光分布元件730、740、750可以分别设置在不同的相关联的波导670、680、690中的顶和底主表面中的不同的主表面上。
波导670、680、690可以通过例如气体、液体和/或固体材料层隔开并且分离。例如，如所图示的，层760a可以将波导670和680分离；并且层760b可以将波导680和690分离。在一些实施例中，层760a和760b由低折射率材料(即，具有比形成波导670、680、690的直接相邻的一个波导的材料更低的折射率的材料)形成。优选地，形成层760a、760b的材料的折射率比形成波导670、680、690的材料的折射率小0.05或更多，或者0.10或更少。有利地，较低折射率层760a、760b可以用作包层，该包层利于通过波导670、680、690的光的全内反射(TIR)(例如，每个波导的顶主表面与底主表面之间的TIR)。在一些实施例中，层760a、760b由空气形成。虽然未图示，但是将理解到，所图示的波导集660的顶部和底部可以包括直接相邻的包层。
优选地，为了便于制造和其他考虑，形成波导670、680、690的材料类似或者相同，并且形成层760a、760b的材料类似或者相同。在一些实施例中，形成波导670、680、690的材料可以在一个或多个波导之间是不同的，和/或形成层760a、760b的材料可以是不同的，同时仍然保持上文指出的各种折射率关系。
继续参考图9A，光线770、780、790入射在波导集660上。将理解到，可以通过一个或多个图像注入设备360、370、380、390、400(图6)将光线770、780、790注入到波导670、680、690中。
在一些实施例中，光线770、780、790具有不同的性质，例如，不同的波长或不同的波长范围，该不同的波长或不同的波长范围可以对应于不同的颜色。耦入光学元件700、710、720各自偏转入射光，使得光通过TIR传播通过波导670、680、690中的相应一个。在一些实施例中，耦入光学元件700、710、720各自选择性地偏转光的一个或多个特定波长，同时将其他波长透射到底层波导和相关联的耦入光学元件。
例如，耦入光学元件700可以被配置为使光线770偏转，该光线770具有第一波长或波长范围，同时透射分别具有不同的第二和第三波长或波长范围的光线780和790。透射光线780入射在耦入光学元件710上并且由耦入光学元件710偏转，该耦入光学元件710被配置为使第二波长或波长范围的光偏转。光线790由耦入光学元件720偏转，该耦入光学元件720被配置为选择性地使第三波长或波长范围的光偏转。
继续参考图9A，偏转光线770、780、790被偏转，使得其传播通过对应的波导670、680、690；即，每个波导的耦入光学元件700、710、720使光偏转到该对应的波导670、680、690中以将光耦入到该对应的波导中。光线770、780、790以使得光通过TIR传播通过相应波导670、680、690的角度偏转。光线770、780、790通过TIR传播通过相应波导670、680、690，直到入射在波导的对应的光分布元件730、740、750上。
现在参考图9B，图示了图9A的多个堆叠波导的示例的透视图。如上所述，耦入光线770、780、790分别由耦入光学元件700、710、720偏转，并且然后通过TIR分别在波导670、680、690内传播。光线770、780、790然后分别入射在光分布元件730、740、750上。光分布元件730、740、750使光线770、780、790偏转，使得其分别朝向耦出光学元件800、810、820传播。
在一些实施例中，光分布元件730、740、750是正交光瞳扩张器(OPE)。在一些实施例中，OPE使光偏转或分布到耦出光学元件800、810、820，并且在一些实施例中，随着其传播到耦出光学元件还可以增加该光束或斑尺寸。在一些实施例中，光分布元件730、740、750可以省略并且耦入光学元件700、710、720可以被配置为将光直接偏转到耦出光学元件800、810、820。例如，参考图9A，光分布元件730、740、750可以分别用耦出光学元件800、810、820替换。在一些实施例中，耦出光学元件800、810、820是将光定向到观察者的眼睛210(图7)中的出射光瞳(EP)或出射光瞳扩张器(EPE)。将理解到，OPE可以被配置为在至少一个轴上增加眼盒(eye box)的尺寸，并且EPE可以在跨越(例如，正交于)OPE的轴的轴上增加眼盒。例如，每个OPE可以被配置为将入射OPE的光的一部分重引导到相同波导的EPE，通过允许光的剩余部分继续沿着波导向下传播。在再次入射在OPE上时，剩余光的另一部分被重引导到EPE，并且该部分的剩余部分继续沿着波导进一步向下传播等等。类似地，在入射EPE时，入射光的一部分朝向用户被引导离开波导，并且该部分的剩余部分继续传播通过波导，直到其再次入射EP，在那时，入射光的另一部分被引导离开波导，以此类推。因此，耦入光的单光束可以每次该光的一部分由OPE或EPE重引导时“复制”，从而形成克隆光束的场，如图6中所示。在一些实施例中，OPE和/或EPE可以被配置为修改光束的尺寸。
因此，参考图9A和9B，在一些实施例中，波导集660包括波导670、680、690；耦入光学元件700、710、720；光分布元件(例如，OPE)730、740、750；以及用于每个分量颜色的耦出光学元件(例如，EPE)800、810、820。波导670、680、690可以以在每一个之间具有空隙/包层来堆叠。耦入光学元件700、710、720将入射光(其中，不同的耦入光学元件接收不同的波长的光)重引导或者偏转到其相应波导中。光然后以将导致相应波导670、680、690内的TIR的角度传播。在示出的示例中，光线770(例如，蓝光)以先前所描述的方式由第一耦入光学元件700偏转，并且然后继续沿波导向下反弹，与光分布元件(例如，OPE)730并且然后耦出光学元件(例如，EP)800相互作用。光线780和790(例如，分别地绿光和红光)将穿过波导670，其中，光线780入射在耦入光学元件710上并且由耦入光学元件710偏转。光线780然后经由TIR沿波导680向下反弹，继续到其光分布元件(例如，OPE)740并且然后耦出光学元件(例如，EP)810。最后，光线790(例如，红光)穿过波导690以撞在波导690的光耦入光学元件720上。光耦入光学元件720偏转光线790，使得光线通过TIR传播到光分布元件(例如，OPE)750，并且然后通过TIR传播到耦出光学元件(例如，EP)820。耦出光学元件820然后最后将光线790耦出到观察者，该观察者还从其他波导670、680接收耦出光。
图9C图示了图9A和图9B的多个堆叠波导的示例的自上而下平面图。如所图示的，波导670、680、690连同每个波导的相关联的光分布元件730、740、750和相关联的耦出光学元件800、810、820可以垂直地对准。然而，如本文所讨论的，耦入光学元件700、710、720未垂直地对准；相反，耦入光学元件优选地是非重叠的(例如，横向隔开，如在自上而下视图中看到的)。如本文进一步讨论的，该非重叠空间布置利于在一对一基础上将来自不同的资源的光注入到不同的波导中，从而允许特定光源唯一地耦合到特定波导。在一些实施例中，包括非重叠的空间分离的耦入光学元件的布置可以被称为偏移光瞳系统，并且这些布置内的耦入光学元件可以对应于子光瞳。
用于光投影系统的照明系统
图10示意性地图示了根据一些实施例的照明系统1000。照明系统1000包括照明模块102、偏振分束器104(在下文中称为“PBS 104”)和空间光调制器106(在下文中称为“SLM106”)。
照明模块102向PBS 104提供光。下面在题为“照明模块”的章节中更详细地描述了照明模块102。
PBS 104被配置为朝向SLM 106引导来自照明模块102的具有第一偏振状态(例如，s偏振状态)的光，并且朝向观察者透射具有第二偏振状态(例如，p偏振状态)的由SLM 106调制的光。朝向视域透射光可以包括例如朝向一个或多个波导(例如，波导堆叠)透射光。例如，下文相对于图38在本文中公开了附加细节。第一偏振状态和第二偏振状态可以是正交偏振状态。SLM 106可以沿着平行于x轴的水平轴并且还沿着平行于y轴的垂直轴以及沿着正交z轴延伸(到纸中)。照明模块102的光轴可以平行于x轴对准，并且来自照明模块102的光可以以具有小于相对于照明模块102的光轴的约60度的半角的椎体而发射。在一些实施例中，该范围之外的角也是可能的。
PBS 104可以被配置为是紧凑的(例如，低重量、低体积和/或空间范围)。在一些实施例中，PBS 104可以被配置为具有小于或等于约5mm的尺寸(例如，长度、宽度、高度、半径或其任何组合)。在一些实施例中，PBS 104可以被配置为具有小于约10mm的尺寸(例如，长度、宽度、高度、半径或其任何组合)。在一些实施例中，PBS 104可以被配置为具有在约2.0mm与约6.0mm之间、在约3.0mm与约5.0mm之间、在约3.5mm与约4.5mm之间或者这些范围/子范围中的任何值或者使用这些值中的任一个形成的任何范围的尺寸(例如，长度、宽度、高度、半径或其任何组合)。
PBS 104包括光转向光学元件或波导112、偏振敏感反射器116和反射光学元件118。
波导112可以包括光透射材料(例如，塑料、玻璃、腈纶等)。波导112包括设置在SLM106上的第一表面113A以及与第一表面113A相对的第二表面113B，其中，第二表面113B与偏振敏感反射器116接触。在照明系统1000被配置为前光照明系统的图10中所图示的实施方式中，波导112可以设置在PBS 104的底部，使得第一表面113A形成PBS 104的底面。波导112还包括第一表面113A与第二表面113B之间的光输入表面113C。光输入表面113C被配置为从照明模块102接收光。
波导112还包括设置在与光输入表面113C相对的一侧的端反射器114。端反射器114被配置为通过光输入表面113C反射耦合到波导112中的光。通过光输入表面113C耦合到波导112中的光中的一些光直接传播到端反射器114，而不例如反射离开任何其他表面，诸如第一表面113A或第二表面113B。该光由端反射器114朝向第二表面113B反射。通过光输入表面113C耦合到波导112中的光中的一些光，在由端反射器114朝向第二表面113B反射之前，通过全内反射(TIR)的过程从第一表面113A反射。
端反射器114被配置为反射例如从照明模块102入射的光，使得反射光沿着基本上平行于SLM 106的顶面的法线(例如，平行于y轴)的方向通过偏振敏感反射器116重引导。例如，端反射器114和偏振敏感反射器116可以被配置为以相对于SLM 106的表面的法线的约±10度之间的椎体中朝向SLM 106重引导来自照明模块102的光(例如，大多数光)。端反射器114可以包括形成涂有反射材料(例如，金属或电介质)的波导112的一部分的塑料或玻璃材料。端反射器114可以包括一个或多个介电层，诸如多层干涉涂层。端反射器114可以粘附或者模制到与光输入表面113C相对的波导112的一侧。
端反射器114可以是曲面镜(例如，球面或抛物面反射镜)。因此，端反射器114可以具有屈光力并且具有焦点。例如，端反射器114可以倾斜和/或端反射器114的曲率可以变化，使得反射光朝向远离例如光源102的如例如在图29A和29B中所描绘的区域1344中的焦点(焦点)或虚拟焦点会聚。光朝向比光源102距第一表面(例如，第一表面113A)和空间光调制器106更远的位置会聚。在这样的实施例中，转向特征(例如，转向特征1314)可以被配置为提供朝向空间光调制器106重引导从端反射器114反射的光的屈光力。转向特征可以被配置为具有如图29B中所描绘的正屈光力或者如在图29A中所描绘的负屈光力。照明模块102可以设置在端反射器114的焦点处，使得来自照明模块102的光沿着平行于SLM 106的表面(例如，平行于x轴)的方向反射或者从端反射器114反射的光基本上准直和/或从偏振敏感反射器116反射并且引导到SLM 106上的光基本上准直。在这样的实施例中，从端反射器114反射的光(例如大多数光)基本上垂直(例如，平行于y轴)于SLM 106的表面重引导。
第一表面113A可以是平面的并且基本上平行于可以沿着垂直于x轴的轴延伸的SLM 106的表面。第二表面113B可以相对于第一表面113A(平行于x轴和/或SLM 106的水平轴)歪斜或者倾斜，使得波导112是楔形的。第二表面113B可以朝向光输入表面113C歪斜或者倾斜。第二表面113B相对于平行于第一表面113A的水平轴的倾斜角(或者楔角)“a”可以具有约15度与约45度之间的范围内的值。在一些实施例中，第二表面113B相对于第一表面113A的倾斜角“a”可以在约20度与约35度之间、在约24度与约30度之间的范围内或者这些范围内的任何值/由这些值中的任一个形成的任何范围中的子范围。其他值也是可能的。
在楔形波导112的实施方式中，第一表面113A与接近光输入表面113C的第二表面113B之间的距离(还称为光输入表面113C的高度)可以小于第一表面113A与更远离光输入表面113C或者接近端反射器114的第二表面113B之间的距离。在各种实施例中，光输入表面113C的面积可以小于端反射器114的面积。在一些实施方式中，倾斜角“a”和光输入表面113C的高度可以被配置为接受例如从照明模块102输出的光锥中发射的基本上所有光。例如，如果照明模块102包括LED，那么来自LED的光在具有相对于LED的光轴(其可以平行于x轴对准)的约41度的半角的光锥中发射。在这样的实施例中，第二表面113B的倾斜角“a”可以在相对于平行于x轴的水平轴或相对于第一表面113A或SLM 106或其前面的约20度与约30度之间，使得从包括LED的照明模块102输出的基本上所有的光被耦合到波导112中。如果照明模块102是不太发散的，则可以减少第二表面113B的倾斜角“a”和/或光输入表面113C的高度。在一些实施例中，如果照明模块102经由例如如在图19中所图示的光纤耦合到光输入表面113C中，那么第二表面113B的倾斜角“a”可以小于20度。
偏振敏感反射器116被设置在波导112的第二表面113B上。偏振敏感反射器116朝向SLM 106重引导从端反射器114反射的光。例如，偏振敏感反射器116可以重引导具有第一偏振状态(例如，s偏振状态)的光并且可以通过或者反射具有第二偏振状态(例如，p偏振状态)的光。偏振敏感反射器116进一步透射从SLM 106反射的光。例如，偏振敏感反射器116可以透射具有第二偏振状态(例如，p偏振状态)的光并且可以阻挡或者反射具有第一偏振状态(例如，s偏振状态)的光。
在各种实施例中，偏振敏感反射器116可以是例如偏振选择性涂层、一个或多个薄膜涂层、介电涂层、或线栅。偏振敏感反射器116被配置为朝向SLM 106重引导具有特定偏振状态的光。例如，从端反射器114反射的来自照明模块102的具有第一偏振状态(例如s偏振状态)的光可以通过偏振敏感反射器116朝向SLM 106重引导。进一步地，偏振敏感反射器116被配置为朝向目镜(未示出在图10中)透射具有特定偏振状态的光。例如，透射具有第二偏振状态(例如，p偏振状态)的光。来自SLM 106的调制光包括具有第二偏振状态(例如，p偏振状态)的光。来自SLM 106的调制光由偏振敏感反射器116透射。
折射光学元件118被设置在波导112上。折射光学元件118包括透明材料，诸如电介质(诸如玻璃和/或塑料)。折射光学元件118可以补偿由波导112引入的折射光学效应。例如，在没有任何材料或元件设置在波导112上的情况下，通过波导112从SLM 106传播的光可以在出射倾斜的偏振敏感反射器116和/或波导112的第二表面113B时折射。折射光学元件118可以提供抵消该折射的折射率匹配。折射光学元件118的上表面也可以平行于波导112的第一表面113A，其进一步减少穿过波导112和折射光学元件118的从SLM 106反射的光的折射。在各种实施方式中，为了减少波导112的第二表面113B处的折射，包括透明材料的折射光学元件118可以具有与波导112类似的折射率。在一些示例中，一者或二者可以包括玻璃和/或塑料。
在一些实施例中，折射光学元件118可以被配置为透射具有第二偏振状态(例如，p偏振状态)的光并且阻挡具有第一偏振状态(例如，s偏振状态)的光。以这种方式，折射光学元件118可以移除非故意地透射通过波导112的未调制光。
在一些实施例中，照明系统1000包括照明模块102与PBS 104之间的预偏振器。对于从照明模块102去向PBS 104的光，预偏振器透射具有第一偏振状态(例如，s偏振状态)的光并且阻挡或者反射具有第二偏振状态(例如，p偏振状态)的光。在一些实施例中，可以设计PBS 104，使得对于从PBS 104去向照明模块102的光，预偏振器透射具有第二偏振状态(例如，p偏振状态)的光并且阻挡或者反射具有第一偏振状态(例如，s偏振状态)的光。
在一些实施例中，照明系统1000包括PBS 104与目镜(未示出在图10中)的清理偏振器。清理偏振器透射具有第二偏振状态(例如，p偏振状态)的光并且阻挡具有第一偏振状态(例如，s偏振状态)的光。以这种方式，清理偏振器可以移除非故意地朝向目镜(未示出在图10中)透射的未调制光。
PBS 104可以相对于下文参考图6所讨论的波导270、280、290、300、310和其上耦入元件设置，使得来自照明系统1000(特别地来自PBS 104)的光可以耦入波导270、280、290、300、310中。在从SLM 106反射之后的光可以被引导到目镜的一个或多个波导270、280、290、300、310的耦入元件。
SLM 106对信号施加空间调制以提供图像。在开启状态中，SLM 106将输入光从第一偏振状态(例如，s偏振状态)调制到第二偏振状态(例如，p偏振状态)，使得示出明状态(例如，白像素)。第二偏振状态可以是调制(例如，移动或者旋转)90°的第一偏振状态。在开启状态中，具有第二偏振状态的光由偏振敏感反射器116透射并且沿下游去到目镜(未示出在图10中)。在关闭状态中，SLM 106未从第一偏振状态旋转输入光，因此示出了暗状态(例如，黑像素)。在关闭状态中，具有第一偏振状态的光由偏振敏感反射器116反射并且在波导112内反射和/或将光输入到SLM 106。在中间状态中，SLM 106将输入光从第一偏振状态调制到某个椭圆偏振状态。在中间状态中，具有椭圆偏振状态(例如，s偏振状态)的光中的一些光由偏振敏感反射器116透射并且具有椭圆偏振状态(例如，p偏振状态)的光中的一些光由偏振敏感反射器116反射。
图11图示了根据一些实施例的关于图10中所图示的照明系统的光线跟踪。照明模块102可以被配置为通过光输入表面113C将发射光124输出并且引导到PBS 104和即波导112中。在一些实施例中，发射光124传播通过波导112并且可以直接入射在端反射器114上。在一些实施例中，发射光124可以通过TIR由第一表面113A和/或可能地第二表面113B反射并且反射光126可以入射在端反射器114上。入射在端反射器114上的光可以被反射和/或准直入射。反射准直光128可以入射在第二表面113B上。第二表面113B可以被配置为选择性地反射光(例如，第一偏振状态中的光)并且将光转向SLM 106。转向光130可以朝向SLM 106传播，该SLM 106可以被配置为选择性地调制并且反射转向光130。在一些实施例中，例如，如所图示的，SLM 106包括反射空间光调制器阵列，诸如反射LCD SLM阵列。
从SLM 106反射的转向光130可以传播通过PBS 104、波导112和/或反射光学元件118并且因此透射通过PBS 104。例如，透射光132可以处于与转向光130不同的偏振状态。例如，透射光132可以处于第二偏振状态(例如，p偏振)。可以以若干方式实现将偏振状态从第一偏振状态转换(例如旋转)到第二偏振状态。例如，取决于SLM中的相应像素是否设定在状态(例如，“开启”状态)中以调制光，SLM 106可以选择性地将从其反射的光的偏振状态从第一偏振(例如，s偏振)变更(例如，旋转)到第二偏振(p偏振)。其他配置也是可能的。透射光132可以具有将允许光透射通过偏振敏感反射器116和/或折射光学元件118的偏振状态(例如，p偏振状态)。
图12A图示了根据一些实施例的图10中所图示的照明系统1000的透视图，并且图12B图示了根据一些实施例的图12中所图示的照明系统1000的分解透视图。如所图示的，照明系统1000可以包括一个照明模块102。在其他实施例中，照明系统1000可以包括超过一个照明模块。在图24和25图示了包括超过一个照明模块的照明系统的实施例的示例。下面详细描述了图24和25。
涂层
图13A-13C图示了根据一些实施例的制造偏振敏感反射器(例如，偏振敏感反射器116)的方法。下文相对于图31可以公开方法的附加和/或可选特征。方法包括透射材料的堆叠层702A-702L。透射材料可以是例如玻璃、塑料、或其他光透射材料。不同层(例如，层702A-702L的堆叠中的每个层(例如，层720A-702L中的任一个))可以利用偏振选择性涂层(诸如例如多个薄膜)涂覆和/或图案化。图案化层可以包括包含偏振选择性涂层的区段和缺少偏振选择性涂层的区段。层702A-702L(例如，每个层702A-702L)的不同层可以结合和/或粘附到相邻层。例如，在堆叠的一个或多个层702A-702L之间，可以提供粘附涂层。
透射材料的层702A-702L的堆叠可以切片以获得图13B中所图示的偏振敏感反射器716。切片可以横贯层702A-702L的堆叠的一个或多个层。在一些实施例中，层702A-702L的堆叠可以以相对于堆叠的表面的横向角(transverse angle)而被切片。横向角可以是锐角，例如，在相对于层702A-702L的法线的5°与65°之间。偏振敏感反射器716可以是图10的偏振敏感反射器116。在图13B中所图示的实施例中，偏振敏感反射器716由透射材料的层(例如，层702A-702L)的切片堆叠制成。
如在图13C中所图示的，偏振敏感反射器716被设置在波导112上、被模制到波导112和/或被附接到波导112。例如，偏振敏感反射器716被设置在波导112的第二表面113B上、被模制到波导112的第二表面113B和/或被附接到波导112的第二表面113B。反射光学元件118将被设置在偏振敏感反射器716上、被模制到偏振敏感反射器716和/或被附接到偏振敏感反射器716。
图13D图示了根据一些实施例的使用图13A-13C中所图示的方法的偏振敏感反射器716。偏振敏感反射器716包括通过第三区段744与具有偏振选择性元件的第二区段746隔开的具有偏振选择性元件的第一区段742，该第三区段744不具有偏振选择性元件或另外被配置为反射较少光(例如，具有较少偏振选择性涂层)。多个这样的区段742、744、746可以沿着偏振敏感反射器716的表面中的一个或多个设置。入射在不具有偏振敏感元件的第三区段744上的从端反射器(例如，端反射器114)反射的光将穿过偏振敏感反射器716的该部分，直到其入射在具有偏振选择性元件的区段上，诸如例如类似于第一区段742和第二区段746的区段。这样的实施方式可以在增加跨空间光调制器(例如，SLM 106)的照明均匀性中是有利的。如所示，光754由包括偏振敏感元件的层的区段反射，而光756初始地穿过不包括偏振敏感元件(或者具有比其他偏振敏感元件反射更少光的偏振敏感元件)的区段。如所示，光756可以入射在包括反射偏振光的偏振敏感元件的不同层的区段上并且由其反射。
如在图13D中所图示的，每个层可以以相对于偏振敏感反射器716的表面的锐角设置。例如，每个层的表面(例如，两个层之间的界面)可以与偏振敏感反射器716的表面形成横向角。例如，下文关于图28D公开了偏振敏感反射器176的附加和/或可选特征。为了平衡照明系统(例如，照明系统1000)的形状因子和由偏振敏感反射器716反射的光的强度，横向角可以在5°与65°之间。在一些实施例中，横向角可以在10°与35°之间。在一些实施例中，例如，如在图13D中所图示的，横向角是21°。
偏振敏感反射器716可以以相对于照明系统(例如，照明系统1000)中的另一元件或者表面(诸如波导112的第一表面113A)设置。倾斜角可以是锐角。在一些实施例中，倾斜角可以在5°与80°之间。在一些实施例中，角可以在10°与45°之间。在一些实施例中，例如，如在图13D中所图示的，倾斜角可以是24°。在一些实施例中，倾斜角可以与倾斜角(或者楔角)“a”相同。
以特定角朝向空间光调制器(例如，SLM 106)引导光以增加或者最大化从照明系统(例如，照明系统1000)输出的高效光或者用于其他原因可以是有利的。为此目的，横向角和倾斜角的和可以在25°与65°之间。在一些实施例中，例如，如在图13D中所图示的，角的和对于从平行于第一表面113A的端反射器114反射的光可以是45°。在这样的实施例中，从端反射器(例如，端反射器114)反射的光(例如，大部分光)可以被配置为以垂直于空间光调制器(例如，空间光调制器106)的角由偏振敏感反射器716反射。
图14A-14B图示了根据一些实施例的包括液晶(诸如胆甾型液晶)的偏振涂层。根据一些实施例，偏振涂层可以包括胆甾型液晶(CLC)元件，诸如CLC光栅。例如，在诸如图14A中所示的各种实施方式中，液晶元件816包括一个或多个液晶反射元件，其包括液晶。例如，在各种实施方式中，液晶元件816可以包括胆甾型液晶元件，其包括包含胆甾型液晶的一个或多个胆甾型液晶反射元件。液晶反射元件816可以包括例如液晶的一个或多个层，诸如胆甾型液晶的一个或多个层。液晶层和液晶反射元件816可以是偏振选择性的并且可以反射一个偏振状态并且透射另一偏振状态。此外，液晶层和液晶反射元件816可以是波长选择性的并且可以反射某些波长和透射其他波长。因此，这样的光学元件816可以在特定波长或波长范围和特定偏振状态上操作。同样地，从端反射器(例如，端反射器114)反射的具有特定偏振和颜色(例如，红色、绿色、蓝色)的光可以通过胆甾型液晶反射元件816起作用(例如，由胆甾型液晶反射元件816反射)。然而，不在该波长范围中并且不在该偏振状态中的光可以穿过胆甾型液晶反射元件。
图14B示出了包括胆甾型液晶层824、826、828的堆叠的胆甾型液晶元件816。堆叠中的不同层824、826、828可以包括被配置用于特定波长或者波长范围的胆甾型液晶光栅。例如，第一胆甾型液晶层824可以被配置为反射具有特定偏振状态的第一光颜色834(例如，红光)。第二胆甾型液晶层826可以被配置为反射具有特定偏振状态的第二光颜色836(例如绿色)。类似地，第三胆甾型液晶层828可以被配置为反射具有特定偏振状态的第三光颜色838(例如蓝色)。例如，与对应的胆甾型液晶层824、826、828被配置为反射的颜色的光不同的颜色的光可以穿过对应层，直到其到达被配置为反射该颜色光的层824、826、828。使用在不同颜色处操作的多个层使得多个波长能够转向以照射SLM 106。
图15图示了根据一些实施例的偏振分束器的涂层位置。偏振敏感反射器116可以例如包括偏振涂层602。在一些实施例中，偏振涂层602可以涂覆到波导112上。因此，偏振涂层602可以设置在波导112与折射光学元件118之间。在一些实施例中，偏振涂层602可以邻近波导112。在一些实施例中，偏振涂层602也可以邻近折射光学元件118设置。在一些实施例中，偏振涂层602可以设置在端反射器114与SLM 106之间的光路中。在一些实施例中，偏振敏感反射器116可以包括例如偏振敏感反射器116内的层上的偏振涂层602。偏振涂层602可以被配置为反射具有第一偏振状态(例如，s偏振)的光并且透射第二偏振状态(其可以是正交偏振(例如，p偏振))的光。
端反射器114可以包括反射涂层604。反射涂层604可以涂覆在波导112的表面上，诸如在与照明模块102相对和/或更远离照明模块102(未示出在图15中)的表面上。反射涂层604形成/涂覆的表面可以弯曲以提供上文所讨论的弯曲端反射器114。因此，在一些实施例中，端反射器114可以具有屈光力并且可以相对于照明模块102设置，使得在从其反射之后入射在反射涂层604上的来自照明模块102的光(例如，大多数该光)准直。反射涂层604可以是高反射(例如，反射镜)涂层并且在各种实施方式中可以包括金属和/或电介质并且在一些实施方式中可以是多层涂层。在一些实施方式中，反射涂层604可以被配置为反射入射在其上的光(例如，可见光)的超过90％、95％或99％。
PBS 104的一个或多个表面可以包括被配置为减少入射光的反射的抗反射涂层，诸如抗反射涂层606、607、608。抗反射涂层606可以被设置在波导112的第一表面113A上。抗反射涂层607也可以被设置在光输入表面113C上。这样的抗反射涂层607可以减少归因于通过波导的光输入表面113C由照明模块102发射的光的反射的输入损耗。
抗反射涂层608可以被设置在折射光学元件118上，例如，在与偏振敏感反射器116相对和/或与波导112的第一表面113A相对和/或与抗反射涂层606相对的表面上。抗反射涂层608可以增加来自PBS 104的调制光的出口的效率并且减少到SLM 106上的背反射并且因此增加PBS 104的操作的效率。
抗反射涂层606、607、608可以被配置为在没有涂层的情况下相对于反射减少反射量超过至少50％、70％、90％或更多(或者这些值中的任一个之间的任何范围)。在一些实施例中，抗反射涂层606、607、608可以例如针对特定设计波长将来自涂层表面的反射减少到小于4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.01％或更小(或者这些值中的任一个之间的任何范围)。在一些设计中，抗反射涂层606、607、608可以包括多层涂层并且包括至少两个涂层。抗反射涂层可以包括干涉涂层。抗反射涂层606、607、608中的一个或多个可以是宽带抗反射涂层。
反射离开端反射器114的光可以初始地朝向偏振敏感反射器116传播。如上文所描述的，一些光可以透射通过偏振敏感反射器116(例如，取决于光的偏振)。从端反射器114透射通过偏振敏感反射器116的光可以入射在具有变黑涂层615的折射光学元件118的表面614上。折射光学元件118可以包括变黑涂层615以减少入射在其上的光的背反射。例如，变黑涂层615可以涂覆到与波导112的端反射器114相对的折射光学元件118的表面614上。变黑涂层615可以被设置在与光输入表面113C共面的表面614上。变黑涂层615设置在其上的表面615可以垂直于第一表面113A和/或SLM 106。在一些实施方式中，变黑涂层615可以被设置在垂直于折射光学元件118的第二表面113B的表面614上。变黑涂层615还可以被配置为防止光的反射。例如，变黑涂层615可以包括黑色染料或者颜料。如上文所讨论的，变黑涂层615可以被设置为从端反射器114接收光。因此，变黑涂层615可以被配置为吸收反射离开端反射器114的光。
图16图示了根据一些实施例的偏振分束器(例如，PBS 104)的特征。如所图示的，波导112关于相对于光输入表面113C倾斜的第二表面113B是楔形的。楔角502描述了第二表面113B相对于第一表面113A的倾斜。虽然楔形常常是三角形，但是楔形波导112可以截断以便产生光输入表面113C，其可以被用于将光输入到波导112中。因此，在该示例中，由两个表面定义的平面的交点可以在PBS 104外部发生，如例如在图16中所示。其他配置是可能的。在一些实施例中，楔角502是锐角。例如，楔角502可以在约5°与55°之间。在一些实施例中，楔角502在约8°与35°之间。在一些实施例中，楔角502可以是18°。如上文所讨论的，光输入表面113C可以提供用于将光引入到波导112中的输入表面或者输入面504。虽然设置在其他地方的输入面可以以其他几何形状和配置利用，但是输入面504可以沿着光输入表面113C设置。在一些实施例中，输入面朝向PBS104的底座(诸如波导112的第一表面113A)设置。因此，输入面504可以包括透明表面，但是如上文所讨论的，变黑涂层615可以包括在折射光学元件118的一个或多个邻近表面上。在一些实施例中，输入面504的高度可以是近似表面113C的高度。在一些实施例中，输入面504和/或光输入表面113C是更小的，例如，小于1/2、1/3、1/4、1/5、1/6、1/8、1/10、或1/20端反射器114的尺寸(或者由这些值中的任一个定义的任何范围中的任何值)。端反射器114可以具有屈光力506，例如，以对入射在端反射器114上的通过输入面504发射的光进行准直。
照明模块
图17A-17H图示了根据一些实施例的关于PBS 104的照明模块102的示例配置。例如，图17A-17H图示了关于光输入表面113C的照明模块102的各种配置和/或取向以及光输入表面113C的配置和/或取向的变化。照明模块102可以具有可以垂直于照明模块102的输出表面的中心光轴，通过该照明模块102的输出表面，发射光。光输入表面113C还可以具有法线。在图17A中，照明模块102的光轴平行于光输入表面113C的表面轴。照明模块102的输出面可以对接耦合到113C的光输入表面，如所示。在诸如在图17A中示出的一些实施例中，光输入表面113C的表面轴(例如，光轴、中心轴等)平行于波导112的表面(例如，第一表面113A)。在一些实施例中，光输入表面113C的表面轴(例如，表面法线)垂直于波导112的表面(例如，与折射光学元件118和/或输出区域和/或第一表面113A相对的表面)。在一些实施例中，光输入表面113C的表面轴不平行于波导112的任何表面。
图17B和17C图示了照明模块的表面轴102既不平行也不垂直于光输入表面113C的表面轴的示例。在照明模块102与光输入表面113C之间形成的角可以定义锐角。如由图17B所示，光输入表面113C可以与与偏振敏感反射器116相对和/或与折射光学元件118相对的波导112的表面和/或最接近于SLM 106的表面形成钝角。如由图17C所示，光输入表面113C可以与与偏振敏感反射器116相对和/或与折射光学元件118相对的波导112的表面和/或最接近于SLM 106的表面形成锐角。在一些实施例中，光输入表面113C与与偏振敏感反射器116相对和/或与折射光学元件118相对的表面和/或最接近于SLM 106的表面形成直角，例如，如在图17A中所图示的。而且，在图17B和17C中，光输入表面113C相对于照明模块102倾斜。类似地，照明模块102的表面轴可以不与光输入表面113C的法线平行。由于倾斜，因而空隙被设置在光输入表面113C与照明模块102之间。而且，由于倾斜，因而该空隙是非对称的。
图17D图示了包括偏转元件954的PBS 104的配置。偏转元件954可以包括反射和/或衍射元件。例如，偏转元件954可以包括反射镜和/或光栅。如所图示的，照明模块102将光注入到与偏振敏感反射器116相对和/或与折射光学元件118相对的波导112的表面和/或最接近于SLM 106的表面中。在一些实施例中，光被注入到与折射光学元件118相对和/或最接近于SLM 106的PBS 104的表面中。在一些实施例中，光被注入到邻近折射光学元件118的PBS 104的表面中。在图17D中所图示的实施方式中，波导112比折射光学元件118更长，但是设计不需要是这样限制的。偏转元件954被设置在波导112的一部分上，在该示例中，在与楔形的最窄部分处或者楔形的顶点处的第一表面113A相对的倾斜表面上。因此，偏转元件954倾斜，并且连同设置偏转元件954的倾斜表面一起相对于波导112的第一表面113A形成锐角。光可以使用偏转元件954重引导。偏转元件954可以引导光以朝向端反射器114传播，该端反射器114可以是弯曲的和/或具有屈光力并且在一些配置中可以对光进行准直。偏转元件954可以包括介电涂层，诸如干涉涂层和/或金属化。例如，这样的涂层可以提供反射。
图17E和17F图示了照明模块102的表面轴平行于光输入表面113C的表面轴(例如，平行于光输入表面113C的表面的法线)的配置的示例。图17E图示了光输入表面113C可以如何与与偏振敏感反射器116相对/或与折射光学元件118相对的波导112的表面和/或最接近于SLM 106的表面形成钝角。图17F图示了光输入表面113C可以如何与与偏振敏感反射器116相对/或与折射光学元件118相对的波导112的表面和/或最接近于SLM 106的表面形成锐角。在图17E和17F中所图示的实施方式中，照明模块102抵靠(butt up against)光输入表面113C(例如，在其之间没有间隙的情况下)。因此，照明模块102可以倾斜，使得照明模块102的表面轴相对于波导112的第一表面113A形成角。
图17G图示了包括偏转元件954的PBS 104的配置。偏转元件954可以包括反射和/或衍射元件。例如，偏转元件954可以包括反射镜和/或光栅。如所图示的，照明模块102将光注入到邻近折射光学元件118的波导112的表面中。光可以使用偏转元件954重引导，例如，朝向端反射器114。在图17G中所图示的实施方式中，波导112比折射光学元件118更长，但是设计不需要是这样有限的。偏转元件954被设置在波导112的一部分上，在该示例中，在楔形的最窄部分处或者楔形的顶点处的倾斜表面上。因此，偏转元件954倾斜，并且连同设置偏转元件的倾斜表面一起相对于波导112的第一表面113A形成钝角。偏转元件954可以引导光以朝向端反射器114传播，该端反射器114可以是弯曲的和/或具有屈光力并且可以对光进行准直。偏转元件954可以包括介电涂层，诸如干涉涂层和/或金属化。例如，这样的涂层可以提供反射。
图17H图示了具有被配置为重引导引入到波导112中的光的光转向特征956的PBS104。转向特征956被设置在与端反射器114相对的表面上。转向特征956被示出设置在光输入表面113C上。由照明模块102注入到波导112中的光可以通过转向特征956来朝向正被重引导(可能地通过折射和/或衍射弯曲)的端反射器114而传播。转向特征956可以潜在地包括微棱镜结构和/或纳棱镜结构(例如，光栅)。在一些实施方式中，转向特征956可以例如包括折射入射在其上的光并且弯曲透射通过其的光的倾斜坡面，这重引导出射倾斜坡面的光。在一些实施例中，转向特征956可以例如包括衍射入射在其上的光并且弯曲透射通过其的光的光栅或衍射特征，这重引导出射光栅或衍射特征的光。转向特征956的一个或多个表面可以和光输入表面113C相交并且对于可见光光学透射并且在透射中操作。
图18A-18M图示了根据一些实施例的照明模块(例如，照明模块102)的示例配置。图18A示出了将光注入到颜色混合元件1004中的三个光发射器1002a、1002b和1002c。颜色混合元件1004可以包括在二向色组合器或者束组合器(参见下文)。每个光发射器1002a、1002b、1002c可以发射不同颜色。例如，第一光发射器1002a可以被配置为发射光的第一颜色(例如，红色)，第二光发射器1002b可以被配置为发射光的第二颜色(例如，绿色)，并且第三光发射器1002c可以被配置为发射光的第三颜色(例如，蓝色)。其他配置也是可能的。各种光束可以在束组合器内传播并且重叠。光发射器1002a、1002b、1002c中的一个或多个可以包括一个或多个LED。例如，每个光发射器可以是确切地一个LED或可以是更多。然而，可以使用其他配置(例如，使用激光器)。在一些情况下，对于光发射器1002a、1002b、1002c中的一个或多个，发射相干光可以是有利的。例如，光发射器1002a、1002b、1002c中的一个或多个可以包括激光元件，诸如激光二极管。
颜色混合元件1004可以包括棱镜结构。例如，颜色混合元件1004可以包括x-立方体(x-cube)。x-立方体包括棱镜结构中的第一二向色束组合器元件1006a和第二二向色束组合器元件1006b。二向色束组合器元件1006a、1006b中的一个或多个可以包括光学薄膜或者被配置为反射具有某些波长的光并且透射具有某些波长的光的其他结构。来自第一发射器1002a的光由第一二向色束组合器元件1006a反射，并且来自第三发射器1002c的光由第二二向色束组合器元件1006b反射。来自第二发射器1002b的光可以由第一和第二二向色束组合器透射。因此，组合来自第一、第二和第三发射器1002a、1002b、1002c的光。发射器1002a、1002b、1002c可以对接(butt)耦合到如图18A中示出的颜色混合元件1004。其他配置也是可能的。如包括照明模块102的上文讨论的各图中所示，颜色混合元件1004的输出表面光学耦合到与端反射器(例如，端反射器114)相对的波导的光输入表面(例如，波导112的光输入表面113C)。因此，由颜色混合元件1004组合的来自三个发射器1002a、1002b、1002c的光被注入到波导112中并且朝向端反射器114传播。
图18B示出了将光注入到第一颜色混合元件1004a中的第一光发射器1002a和将光注入到第二颜色混合元件1004b中的第二和第三光发射器1002b、1002c。第一颜色混合元件1004a和/或第二颜色混合元件1004b可以包括棱镜或者棱镜结构，诸如二向色棱镜。第一颜色混合元件1004a和/或第二颜色混合元件1004b可以包括二向色束组合器元件。二向色束组合器元件可以包括薄膜或者反射具有某些波长的光并且透射具有某些波长的光的其他光学结构。来自第一发射器1002a的光(可能地第一颜色的)由第一二向色束组合器元件反射，并且来自第二发射器1002b的光(可能地第二颜色的)由第二二向色束组合器元件反射。来自第三发射器1002c的光(可能地第三颜色的)可以由第一和第二二向色束组合器透射。因此，组合来自第一、第二和第三发射器1002a、1002b、1002c的光。发射器1002a、1002b、1002c中的一个或多个可以对接耦合到如图18B中示出的一个或多个颜色混合元件，例如，到颜色混合元件的输入表面，但是其他配置是可能的。如所示，第二颜色混合元件1004b的输出表面光学耦合到第一颜色混合元件1004a的输入表面。第一颜色混合元件1004a的输出表面可以光学耦合到与端反射器(例如，端反射器114)相对的波导的光输入表面(例如，波导112的光输入表面113C)。因此，由颜色混合元件1004a、1004b组合的来自三个发射器1002a、1002b、1002c的光被注入到波导112中并且朝向端反射器114传播。在一些实施例中，第一颜色混合元件1004a和第二颜色混合元件1004b彼此邻近。颜色混合元件1004a、1004b中的每一个可以包括二向色束组合器，该二向色束组合器包括二向色反射器或可能包括二向色涂层的反射镜。如上文所讨论的，颜色混合元件1004a、1004b可以被配置为反射具有某个波长(例如，调谐到该波长)的光和/或透射具有不同波长的光。例如，第一颜色混合元件1004a可以调谐到蓝光(例如，被配置为反射蓝光)，并且第二颜色混合元件1004b可以调谐到绿光(例如，被配置为反射绿光)。
图18C示出了包括颜色混合元件1004a、1004b和光发射器1002a、1002b、1002c的类似于图18B中示出的照明模块的照明模块102。图18C示出了将光注入到第一颜色混合元件1004a中的第一光发射器1002a和将光注入到第二颜色混合元件1004b中的第二和第三光发射器1002b、1002c。光发射器1002a、1002b、1002c可以包括本文所描述的任何类型的光发射器(例如，LED、激光器、OLED等)。然而，如所示，光发射器1002a、1002b、1002c中的一个或多个可以与对应的颜色混合元件1004a、1004b隔开。因此，由颜色混合元件1004a、1004b组合的来自三个发射器1002a、1002b、1002c的光被注入到波导112中并且朝向端反射器114传播。图18C中示出的照明模块102可以包括漫射器1008。在一些实施例中，发射器1002a、1002b、1002c可以被配置为产生重叠在漫射器1008上的可能发散光(例如，R、G、B)的足迹。例如，如所图示的，光发射器1002a、1002b、1002c、颜色混合元件1004a、1004b和漫射器1008可以沿着相同光路设置，使得漫射器1008从光发射器1002a、1002b、1002c接收光。漫射器1008可以漫射来自发射器1002a、1002b、1002c的光并且提供跨空间区域的更均匀的光强度。在一些实施例中，例如，漫射器1008可以降低包括可观察的强度峰的“热斑”的可能性。漫射器1008还可以帮助将例如从照明模块102接收光的波导112中的不同光发射器1002a、1002b、1002c的光混合在一起。在一些实施例中，漫射器1008还可以发散入射在其上的束。因此，漫射器1008可以提供对于可以与其光学通信的头戴式显示器有用的发射椎体。
图18D示出了包括诸如束成形光学器件(例如，准直光学器件))的光学器件的类似于图18C的设计，以对进入颜色混合元件1004a、1004b的光束进行成形。束成形光学器件可以包括例如透镜1012a、1012b、1012c。透镜1012a、1012b、1012c中的一个或多个可以被配置为聚焦光(例如，具有正屈光力)。透镜1012a、1012b、1012c可以被配置为减少来自相应发射器1002a、1002b、1002c的光的发散，使得光更高效地耦合到颜色混合元件1004a、1004b中。透镜1012a、1012b、1012c可以例如是准直透镜，该准直透镜被配置为对来自对应的发射器1002a、1002b、1002c的光进行准直。透镜1012a、1012b、1012c可以例如形成分别由光发射器1002a、1002b、1002c发射的光的准直束，该准直束可以在颜色混合元件1004a、1004b和/或二向色束组合器内和/或漫射器处的重叠。在一些实施例中，透镜1012a、1012b、1012c可以具有负屈光力。在一些实施例中，透镜1012a、1012b、1012c的屈光力和位置可以被配置为产生发散光锥，例如，进入波导112。透镜1012a、1012b、1012c可以帮助控制发散量并且提供适合的发散光锥。透镜1012a、1012b、1012c中的每一个可以被设置在对应的光发射器1002a、1002b、1002c与颜色混合元件(例如，颜色混合元件1004a、1004b)中的一个或多个之间。在一些设计中，漫射器1008被包括在照明模块102中，如图18C-18D中所示。如所图示的，光发射器1002a、1002b、1002c、透镜1012a、1012b、1012c、颜色混合元件1004a、1004b和漫射器1008可以沿着相同光路设置，使得漫射器1008接收来自光发射器1002a、1002b、1002c的光。
图18A-18D示出了包括包含对准棱镜(诸如对准棱镜立方体)的颜色混合元件1004a、1004b的照明模块。例如，棱镜可以是矩形棱镜。每个棱镜可以接收两个输入并且具有一个输出。这些棱镜可以包括对于可见光基本上透明的材料并且可以包括塑料或者玻璃。如上文所讨论的，这些棱镜包括反射某些波长并且透射其他波长的波长选择性滤波器，诸如二向色滤波器。
图18E-18G图示了除了颜色混合元件1004a、1004b之外包括转向反射镜1004c的照明模块102的示例实施例。在示出的示例中，转向反射镜1004c包括棱镜或者其一部分。颜色混合元件1004a、1004b可以包括棱镜，例如诸如上文所讨论的二向色向组合器棱镜。转向反射镜1004c具有用于重引导光束的倾斜反射表面。倾斜反射表面可以例如在相对于棱镜的其他边中的一个的约30°与60°之间，并且在一些实施例中可以倾斜约45°。因此，转向反射镜1004c可以包括例如45°棱镜。转向反射镜1004c可以包括通过全内反射转向光的棱镜。转向反射镜1004c可以包括例如提供全内反射的光透射材料，诸如玻璃或者塑料。转向反射镜1004c和颜色混合元件1004a、1004b可以沿着光路(例如，沿着相同光轴)而对准，如图18E-18G中所示。光发射器1002a、1002b、1002c中的每一个可以邻近对应的颜色混合元件而设置。因此，来自光发射器1002a、1002b、1002c的光可以耦合到相应转向反射镜1004c和颜色混合元件1004a、1004b中。光从而组合并且沿着公共光路引导。在诸如图18F中所示的一些实施例中，光发射器1002a、1002b、1002c可以与对应的颜色混合元件1004a、1004b隔开。如图18G中所示，可以包括透镜1012a、1012b、1012c。而且，如在图18F和18G中所图示的，照明模块102可以包括漫射器1008。在本文中讨论了透镜和漫射器以及颜色混合元件1004a、1004b的各种特征和特点。因此，本文中所讨论的任何这样的特点或者特征可以应用到这些结构。
图18H-18M分别图示了类似于图18B-18G中所描述的照明模块的照明模块102的示例实施例，然而，其中，照明模块102是锥形的。例如，图18H-18J示出了包括颜色混合元件1004a、1004b(诸如二向色棱镜，其中，一个棱镜比另一个大)的照明模块102。类似地，每个颜色混合元件1004a、1004b的一端比相同颜色混合元件1004a、1004b的另一端大。对颜色混合元件1004a、1004b进行布置，使得一个颜色混合元件1004a的小端邻近或者最接近于另一颜色混合元件1004b的大端。在诸如图18H-18J中示出的实施方式的一些实施方式中，颜色混合元件1004a、1004b具有一个或多个倾斜输入表面作为使一端大于另一端的结果。每个颜色混合元件1004a、1004b的一个或多个倾斜输入表面可以设置在照明模块102的相同侧并且一起可以产生在一些实施方式中可以平滑的更大的倾斜表面。如在图18H-18J中所示，倾斜输入表面1018a、1018b可以彼此共面。这些倾斜输入表面1018a、1018b可以对应于颜色混合元件1004a、1004b的输入表面。输入表面1018c可以对应于颜色混合元件1004b的输入表面。光发射器1002a、1002b可以相对于这些倾斜输入表面1018a、1018b设置，并且光发射器1002c可以相对于输入表面1018c设置，以通过这些倾斜输入表面1018a、1018b、1018c将光注入到颜色混合元件1004a、1004b中。因此，由于一端大于另一端，因而照明模块102可以是锥形的。与倾斜表面相对的一侧不需要是倾斜的。如在18H-18J中所图示，倾斜表面1018a、1018b可以不平行于照明模块102的相对侧的一个或多个表面。
在各种实施方式中，颜色混合元件1004a、1004b包括倾斜表面，该倾斜表面可能地包括沿着公共光路引导来自发射器1002a、1002b、1002c的光的二向色束组合器。颜色混合元件1004a、1004b沿着该光路布置。在各种实施方式中，倾斜输入表面相对于该光路倾斜。
以类似于图18E-18G中示出的配置的配置，图18K-18M图示了除了颜色混合元件1004a、1004b之外包括转向反射镜1004c的照明模块102的示例实施例。然而，像图18H-18J中的照明模块那样，图18K-18M中示出的照明模块102是锥形的。因此，关于图18H-18J的以上讨论适用于图18K-18M中示出的锥形照明模块102。
例如，图18K-18M示出了包括颜色混合元件1004a、1004b(诸如二向色棱镜，其中，一个棱镜大于另一个)的照明模块102。类似地，每个颜色混合元件1004a、1004b的一端大于相同颜色混合元件1004a、1004b的另一端。对颜色混合元件1004a、1004b进行布置，使得一个颜色混合元件1004a的小端邻近或者最接近于另一颜色混合元件1004b的大端。转向反射镜1004c还可以包括具有用于重引导光束的倾斜反射表面且邻近或者更接近于另一颜色混合元件1004b的较小端而设置的棱镜。
在诸如图18K-18M中示出的实施例的一些实施例中，颜色混合元件1004a、1004b具有倾斜输入表面1018a、1018b作为使一端大于另一端的结果。每个颜色混合元件1004a、1004b的倾斜输入表面1018a、1018b可以设置在照明模块102的相同侧，并且一起可以产生，在一些实施例中可以平滑的，更大的倾斜表面。发射器1002a、1002b、1002c可以相对于这些倾斜输入表面1018a、1018b设置以通过这些倾斜输入表面1018a、1018b将光注入到颜色混合元件1004a、1004b中。因此，由于一端大于另一端，因而照明模块102可以是锥形的。与倾斜表面相对的一侧不需要是倾斜的。如在图18K-18M中所图示的，倾斜输入表面1018a、1018b可以不平行于照明模块的相对侧的一个或多个表面。
转向反射镜1004c可以具有倾斜以便从相应光发射器1002c接收光并且将光重引导到相邻混合元件1004b的表面1016。转向反射镜1004c还可以包括相对于相应光发射器1002c而设置以从其接收光的倾斜输入表面1018c。如上文所描述的，该光由表面1016反射。倾斜输入表面1018c可以与每个颜色混合元件1004a、1004b的其他倾斜输入表面1018a、1018b一起设置在照明模块102的相同侧并且一起可以产生(在一些实施方式中可以平滑的)更大的倾斜表面。同样地，如在图18K-18M中所示，输入表面1018a、1018b、1018c中的每一个可以彼此共面设置。
如在图18K-18M中所图示的，在一些实施例中，颜色混合元件1004a、1004b可以包括倾斜表面，该倾斜表面可能地包括沿着公共光路引导来自发射器1002a、1002b的光的二向色束组合器。颜色混合元件1004a、1004b沿着该光路布置。在各种实施方式中，倾斜输入表面1018a、1018b、1018c相对于该光路倾斜。
在一些实施例中，照明模块102的锥形可以跟随来自发射器1002a、1002b、1002c的光的发散。例如，倾斜输入表面1018a、1018b、1018c可以具有至少与传播通过颜色混合元件1004a、1004b的光束的发散角一样大的倾斜角。然而，其他锥形量和其他配置是可能的。
照明模块102、光发射器1002a、1002b、1002c、颜色混合元件1004a、1004b和其布置的其他特点可以类似于关于图18B-18M上文所描述的特点。例如，颜色混合元件1004a、1004b可以包括具有反射具有某些波长的光并且透射具有其他波长的光的二向色束组合器的棱镜，例如二向色棱镜。光发射器1003c中的至少一个可以对接耦合到相应颜色混合元件1004b。在一些实施方式中，光发射器1002a、1002b、1002c可以通过间隙与颜色混合元件1004a、1004b隔开。在一些实施例中，一个或多个透镜可以设置在可以与颜色混合元件1004a、1004b隔开的光发射器1002a、1002b、1002c之间。此外，在一些实施例中，照明模块102包括漫射器1008。上文讨论了照明模块102、颜色混合元件1004a、1004b、透镜1012a、1012b、1012c的特征和特点。因此，本文中所讨论的任何这样的特点或者特征可以应用到这些结构。有利地，来自不同颜色光发射器1002a、1002b、1002c的光在颜色混合元件1004a、1004b中组合并且混合在一起。
在图18N中示出了包括一个或多个二向色束组合器元件的另一配置。图18N到18P图示了被配置为组合和/或混合来自不同颜色光源的不同颜色光的布置。如所图示的，照明设备1400可以包括一个或多个波长相关光重引导元件。一个或多个波长相关光重引导元件可以包括二向色涂层或层。在一些设计中，波长相关光重引导元件包括颜色组合或者颜色混合元件1666(例如，x-立方体)。
图18N示出了三个光发射器1002a、1002b、1002c。每个光发射器1002a、1002b、1002c可以对应于不同颜色(例如，红色、蓝色、绿色)。光发射器1002a可以将光注入到颜色混合元件1004中，该颜色混合元件1004包括波长相关组合元件1006a、1664b，该波长相关组合元件1006a、1664b被设置在照明模块102内以便组合来自光发射器1002a、1002b和1002c的不同颜色的光并且朝向端反射器114重引导光。在一些实施方式中，包括组合元件1006a、1664b的颜色混合元件1004可以与波导112分开并且相对于波导112设置。组合元件1006a、1006b可以包括二向色涂层。光可以被注入到与端反射器114相对的波导112的表面中。光发射器1002a被设置为将光注入到与端反射器114相对(例如，最远离)的颜色混合元件1004的表面中。光发射器1002b、1002c可以将光注入到平行于和/或邻近最接近于SLM的波导112的表面(底面)(未示出)的颜色混合元件1004的表面中。如所示，光发射器1002b、1002c可以将光注入到与折射光学元件118相对(例如，最远离)的颜色混合元件的表面中。来自第一发射器1002a的光透射通过二向色组合元件1006a，而来自第二发射器1002b的光从第一二向色组合元件1006a反射，使得来自第一和第二发射器1002a、1002b的光组合并且沿着相同路径传播到第二组合元件1006b。在第二组合元件1006b处，来自第三发射器1002c的光与来自第一和第二发射器1002a、1002b的组合光组合。
如所图示，第一和第二二向色组合元件1006a、1006b例如相对于与折射光学元件114相对的波导112的底面倾斜。光发射器1002a以及第一和第二二向色组合元件1006a、1006b沿着光路设置，并且第一和第二二向色组合元件1006a、1006b还例如相对于该光路倾斜。第一和第二二向色组合元件1006a、1006b以相对于颜色混合元件1004的底面(例如，最接近于SLM(未示出))的角倾斜。在图18N中示出的实施方式中，该倾斜角是锐角。
图18O示出了以与图18N不同配置的三个光发射器1002a、1002b、1002c。每个光发射器1002a、1002b、1002c可以对应于不同颜色(例如，红色、蓝色、绿色)。第一光发射器1002a可以将光注入到颜色混合元件1004中，该颜色混合元件1004包括波长相关组合元件1006a、1006b，该波长相关组合元件1006a、1006b被设置在波导112之内以便朝向端反射器114重引导来自光发射器1002a、1002b和1002c的光。在一些实施方式中，包括组合元件1006a、1664b的颜色混合元件1004可以与波导112分开并且相对于波导112设置。组合元件1006a、1006b可以包括二向色涂层。来自第一发射器1002a的光可以被注入到与端反射器114相对(例如，最远离)的颜色混合元件1004的表面中。光发射器1002b、1002c可以将光注入到作为SLM的颜色混合元件1004(例如，最远离)的相对侧的颜色混合元件1004的表面中。
来自第一发射器1002a的光可以入射在第一组合元件1006a上并且透射通过第一组合元件1006a并且与从第一组合元件1006a反射并且传播到第二组合元件1006b的来自第二光发射器1002b的光组合。来自第一和第二光发射器1002a、1002b的光透射通过第二光组合元件1006b。来自第三光发射器1002c的光从第二光组合元件1006b反射并且与来自第一和第二光发射器1002a、1002b的光组合。来自三个发射器1002a、1002b、1002c的组合光可以被注入到与端反射器114相对的波导112的表面中。
如所图示的，第一和第二二向色组合元件1006a、1006b例如相对于与端反射器114相对的波导112的底面倾斜。光发射器1002a以及第一和第二二向色组合元件1006a、1006b沿着光路设置并且第一和第二二向色组合元件1006a、1006b还例如相对于该光路倾斜。第一和第二二向色组合元件1006a、1006b以相对于颜色混合元件1004的底面(例如，最接近于SLM)的角倾斜。在图18O中示出的实施方式中，该倾斜角是钝角。
图18P图示了将光注入到另一颜色混合元件1004中的三个光发射器1002a、1002b、1002c。颜色混合元件1004可以包括x-立方体。x-立方体包括第一和第二二向色束组合器元件1006a、1006b。来自第一发射器1002a的光由第一二向色束组合器元件1006a反射，并且来自第二发射器1002b的光由第二二向色束组合器元件1006b反射。来自第三发射器1002c的光可以通过第一和第二二向色束组合器元件1006a、1006b透射。因此，组合来自第一、第二和第三发射器1002a、1002b、1002c的光。如所示，颜色混合元件1004的输出表面光学耦合到与端反射器114相对(例如，最远离)的波导112的输入表面。因此，由x-立方体1004组合的来自三个发射器1002a、1002b、1002c的光被注入到波导112中并且朝向端反射器114传播。上文公开了具有各种不同配置的照明模块102。这些配置可以包括多个二向色束组合器元件。在各种配置中，这些二向色束组合器元件是包括的棱镜，诸如二向色棱镜(例如，二向色立方体棱镜或者矩形棱镜)。可以不同地采用二向色束组合器元件。取代棱镜(诸如立方体棱镜)，可以使用分束器或者束组合器板。这样的板可以包括例如形成二向色束组合器元件的透明材料的衬底(例如，板、薄板、层)。这样的二向色束组合器元件可以包括例如二向色涂层。如上文所描述的，二向色束组合器元件可以反射具有某些波长的光并且透射具有其他波长的光。图18Q-18V示出了利用类似于利用二向色(例如，立方体或矩形棱镜)棱镜的图18B-18M中所描绘的照明模块的束组合器板的照明模块。如所图示的，在一些实施方式中，包括透镜1012a、1012b、1012c(例如，准直透镜)。一些实施方式包括漫射器1008。可以包括光发射器1002a、1002b、1002c，诸如激光器(例如，激光二极管)。因此，相对于包括二向色(立方体或矩形棱镜)棱镜的照明模块102上文和在本文中其他地方讨论的特点、结构和/或特征可以适用于包括束组合器板的照明模块。然而，诸如在本文中其他地方所描述的其他变型是可能的。
如在图19中所图示的，根据一些实施例，照明系统1800可以包括照明模块102与PBS 104之间的递送系统1802。递送系统1802可以是例如光纤递送系统。照明模块102可以包括相干光发射器，诸如激光模块。激光模块可以包括一个或多个激光器并且可以包括不同颜色激光器。不同激光器可以包括一个或多个颜色激光器，诸如例如红色、绿色和蓝色。激光模块还可以包括一个或多个耦合器以组合来自超过一个激光器的束。这样的耦合器可以包括一个或多个分束器或组合器、二向色分束器或组合器、和/或光纤耦合器以组合来自类似不同颜色源(例如，不同颜色激光器)的不同源的光。光纤递送系统1802可以包括多模光纤。在一些设计中，光纤具有足够大的纤芯以促进来自不同激光器的光的混合。光纤还可以包括偏振保持光纤。
递送系统1802可以包括两个或两个以上激光器。例如，不同光纤可以光学耦合到不同光源(诸如不同颜色光源)以注入不同颜色的可见光(例如，红色、绿色、蓝色)。然而，在一些实施例中，多个光发射器(诸如多个颜色光源)被组合为单个光纤。照明模块102可以包括多个激光器，诸如不同颜色的激光器。照明模块102(例如，不同颜色的激光器)的输出可以光学耦合到多模光纤。来自照明模块102的不同颜色光可以在光纤中混合。颜色混合可以在照明模块102内部和/或在递送系统1802内(诸如在包括多模激光器的实施例中)发生。
包括激光发射器的照明模块102可以是输出偏振光，诸如可以由SLM106调制的第一偏振状态(例如，s偏振状态)的光。因此，递送系统1802可以包括偏振保持光纤(PMF)。偏振保持光纤可以保持光的偏振状态，使得照明模块102可以高效地将适合地偏振光递送到PBS 104。
递送系统1802被设置为将光注入到波导112中。递送系统180对接耦合到光输入表面113C。在一些实施例中，递送系统1802将光注入到与输出区域1804相对和/或与折射光学元件118相对的波导112中。
包括光纤的递送系统1802的灵活性和在距离上耦合的能力可以促进远离偏振分束器104的距离处的包括一个或多个激光模块的照明模块102的使用。例如，照明模块102(例如，激光模块)可以安装在未安装在PBS104可以定位的用户的头部上或其附近的单元之上。照明模块102可以安装在可由用户穿戴在除头部之外的位置的平台上。例如，平台可以可安装在皮带上或者在可穿戴包中。提供与头戴式装置不同的单独的可穿戴的一个或多个激光模块可以降低用户的头部附近的热发射，降低待由头部穿戴的相关联的头戴式系统的重量，和/或提供以相关联的头戴式系统的更大的灵活性。
如上文所讨论的，照明模块102可以包括一个或多个相关光发射器，诸如激光器。在一些实施例中，照明模块102包括一个或多个光纤激光器。激光器可以提供相对于其他光发射器的相对高的光输出。相干光发射器还具有窄光谱带。例如，窄带相干光发射器可以在约2nm与45nm之间的窄波长范围上输出。在一些实施例中，窄带相干光发射器的波长范围在约10nm与40nm之间。在一些实施例中，窄带相干光发射器的波长范围在约20nm与30nm之间。相干光发射器可以包括多个这样的激光源(例如，用于红、绿和蓝光的激光源)。窄带相干光发射器可以具有可以对于颜色显示器有用的增加的颜色饱和度。相干光发射器的增加的饱和度可以潜在地扩大可以使用不同高饱和度颜色光发射器产生的可用色域的尺寸。
在一些实施例中，使用光纤可以允许较小的光学器件。与大LED相比较，具有小输出区域的光纤可以使能以降低的耦合损耗而耦合到波导112的较小输入面中。因此，可以潜在地使波导112更小。此外，在一些设计中，光纤的数值孔径(NA)被配置为增加PBS 104的耦入效率。例如，光纤的NA提供比LED更窄的锥角。因此，光纤可以潜在地用于高效地将光耦入到较小波导112中。光纤激光器可以提供LED上的较窄锥角。此外，较窄锥角可以允许在光由端反射器114准直之后的光的较小束直径。这可以改进与波导112可以光学耦合的一个或多个其他光学元件(诸如一个或多个耦入光学元件700、710、720(参见例如图9A))的互操作性。在一些设计中，在不需要预偏振器的情况下，光可以在波导112处耦入之前被偏振。在一些实施例中，照明模块102输出偏振光，并且递送系统1802包括偏振保持光纤(PMF)。在这些实施例中，预偏振器可能不需要在耦入到波导112中之前将由光纤输出的光偏振。
然而，照明模块102不需要限于激光器。还可以采用LED。一个或多个超发光二极管(SLED)可以使用在某些设计中。与激光源颜色一样，来自LED或其他光发射器的不同颜色光可以混合。可以采用多模光纤。
照明系统1800可以使用相干光在透射模式中配置。在透射模式中，照明模块102经由递送系统1802将光注入到波导112中。递送系统1802可以包括一个或多个光纤。在一些实施例中，照明模块102将光注入到邻近输出区域1806的波导112的表面中。在光反射离开端反射器114和偏振敏感反射器116之后，至少一些光朝向SLM 106反射。光可以通过SLM 106透射到输出区域1806。SLM 106可以设置在邻近输出区域1806的照明系统1800的一侧。在一些实施方式中，照明模块102可以包括一个或多个相关光源(诸如激光器)，并且输出相干光。在其他实施方式中，照明模块102可以包括一个或多个相干光源(诸如LED)(例如，超发光二极管、有机发光二极管(OLED))并且输出相干光。
照明系统1800可以被配置为使用相干光在反射模式中操作。在反射模式中，照明模块102将光注入到与端反射器114相对的波导112的表面中。在一些实施例中，照明模块102将光注入到与输出区域1806和/或折射光学元件118相对的波导112的表面中。因此，来自照明模块102的光可以反射离开端反射器114并且然后偏振敏感反射器116。SLM 106可以设置在照明系统1800的这样的一侧：邻近在波导112的底座或者底部处的第一表面113A。因此，至少一些光入射在SLM 106上。SLM 106可以是调制反射光的反射SLM。这样的反射光可以传播通过PBS 104(例如，波导112和折射光学元件118)并且到达输出区域1804。照明模块102可以包括一个或多个不相干光发射器，诸如例如发光二极管(LED)(例如，超发光二极管、有机发光二极管(OLED))。在其他实施方式中，照明模块102包括一个或多个相干光源(诸如激光器)并且输出相干光。
如在图20A和20B中所图示的，照明模块102可以包括光导管积分器1030，该光导管积分器1030被配置为从一个或多个光发射器接收光并且混合由一个或多个光发射器接收到的光。光发射器可以包括一个或多个不同颜色光发射器。对于不同颜色，光发射器的尺寸和/或数目可以不同。
例如，光发射器的尺寸和/或数目可以取决于光发射器的光效率和/或白平衡或者可能其他因素。为了抵抗用于具有相对更少效率的颜色发射器的降低的效率，该特定颜色的发射器的数目和/或尺寸可以增加。同样地，为了补偿具有相对更多效率的颜色发射器，该特定颜色的发射器的数目和/或尺寸可以减小。类似地，特定颜色的发射器的数目和/或尺寸可以增加(或者减小)以增加(或者减小)该颜色对总体输出的贡献以获得例如期望的白平衡。
在各种实施方式中，具有用于不同颜色的发射器的不同数目和/或尺寸可能导致用于具有不同尺寸的不同颜色发射器的区域(region)或者区(area)。例如，图20A-20B示出了具有由不同尺寸和/或数目的不同颜色光源产生的一个或多个不同颜色区域的光导管。
图20A示出了具有三个这样的区域(对应于用于三个不同颜色的发射器的发射器区域或者有效区域的第一颜色源发射区1032、第二颜色源发射区1034和第三颜色源发射区1036)的示例光导管积分器1030。在该示例中，第一颜色源发射区1032小于第二颜色源发射区1034和第三颜色源发射器区1036，并且第二颜色源发射区1034小于第三颜色源发射区1036。第一颜色源发射区1032、第二颜色源发射区1034和第三颜色源发射区1036可以分别对应于光的第一、第二和第三颜色。区域中的差异可以用于抵抗用于特定颜色的(一个或多个)发射器的降低的效率，和/或可以用于提供颜色分量的期望的分布，例如，以产生期望的白平衡。第三颜色源发射区1036可以大于第一颜色源发射区1032和第二颜色源发射区1034，因为可以使用比第一颜色或者第二颜色更大数目的第三颜色的发射器。可选地或者附加地，输出第三颜色的光的(一个或多个)发射器可以大于输出第一或第二颜色的(一个或多个)发射器。类似地，第二颜色源发射区1034可以大于第一颜色源发射区1032，因为可以使用比第一颜色更大数目的第二颜色的发射器。可选地或者附加地，输出第二颜色的光的(一个或多个)发射器可以大于输出第一颜色的光的(一个或多个)发射器。
其他配置是可能的。例如，即使一种颜色的发射器的尺寸大于另一种颜色的发射器的尺寸，则发射器的数目可以足够大以产生与另一种颜色相反针对该一种颜色的较大发射区。类似地，即使一种颜色的发射器的数目小于另一种颜色的发射器的数目，则发射器的数目可以足够大以产生与另一种颜色相反针对该一种颜色的较大发射区。在一些实施例中，多个发射器用于特定颜色源发射区1032、1034、1036。可选地，单个发射器可以用于特定颜色源发射区1032、1034、1036。颜色源发射区1032、1034、1036的形状和布置也可以对于不同实施例而变化。在一些实施例中，颜色源发射区1032、1034、1036可以通过不产生或透射光发射的其他非颜色区段1042、1044隔开。非颜色区段1042、1044的形状和布置也可以对于不同实施例变化。而且，虽然在该示例中示出了对应于三种颜色的三个颜色源发射区1032、1034、1036，但是颜色源发射区1032、1034、1036和/或颜色的数目可以变化。类似地，虽然在该示例中示出了两个非颜色区段1042、1044，但是非颜色区段1042、1044的数目可以变化。颜色也可以变化。在一个示例中，使用三种颜色，诸如红色、绿色和蓝色。颜色可以是不同的。此外，哪些源发射区域1032、1034、1036对应于哪种颜色也可以变化。其他变型仍然是可能的。
在一些实施方式中，三个颜色源发射区1032、1034、1036中的每一个可以设置在光导管积分器1030的相同表面上。其他配置也是可能的。光导管1040可以沿着光轴接收光。光轴可以与光导管1040对准。在一些实施例中，光导管1040包括矩形棱镜形状。其他形状也是可能的。
因此，光导管积分器1030的尺寸和形状和维度可以对于不同设计而不同。光导管积分器1030的高度可以例如在0.20mm与2.5cm之间。在一些实施例中，高度例如在0.30mm与5.0mm之间。在一些实施例中，高度可以在0.50mm与2.0mm之间。在一些实施例中，高度是0.70mm。光导管积分器1030的宽度可以例如在0.30mm与3.0cm之间。在一些实施例中，宽度在0.50mm与7.0mm之间。在一些实施例中，宽度可以在0.85mm与3.0mm之间。在一些实施例中，宽度是1.20mm。光导管积分器1030的长度可以例如在1.0mm与5.0cm之间。在一些实施例中，长度在2.0mm与1.5cm之间。在一些实施例中，长度可以在3.0mm与9.0mm之间。在一些实施例中，长度是4.50mm。由这些值中的任一个形成的其他范围也是可能的。这些范围之外的值也是可能的。
各种颜色发射区1032、1034、1036可以各自由平行的(例如，垂直)非颜色区段1042、1044而分离。例如，如在图20A中所示，第一颜色源发射区1032和第二颜色源发射区1034可以由第一非颜色区段1042分离，并且第二颜色源发射区1034和第三颜色源发射区1036可以由第二非颜色区段1044分离。第一颜色源发射区1032与第二颜色源发射区域1034之间的距离可以例如在0.01mm与0.50mm之间。在一些实施例中，距离是0.11mm。第二颜色源发射区1034与第三颜色源发射区1036之间的距离可以在0.01mm与0.50mm之间。在一些实施例中，距离是0.11mm。由这些值中的任一个形成的其他范围也是可能的。这些范围之外的值也是可能的。
第一颜色源发射区1032可以被设置在光导管积分器1030的第一表面的边缘处。在一些实施例中，如在图20A中所示，第一颜色源发射区1032跨越光导管积分器1030的第一表面的全尺寸(例如，高度)。第一颜色源发射区域1032可以具有例如0.2mm与1.2mm之间的长度。在一些实施例中，长度是0.70mm。在一些实施例中，长度是0.59mm。第一颜色源发射区域1032可以具有例如0.01mm与0.50mm之间的宽度。在一些实施例中，宽度是0.12mm。在一些实施例中，宽度是0.14mm。由这些值中的任一个形成的其他范围也是可能的。这些范围之外的值也是可能的。
在一些设计中，第二颜色源发射区1034可以在第一颜色源发射区1032与第三颜色源发射区1036之间设置。如在图20A中所示，第二颜色源发射区1034可以跨越光导管积分器1030的第一表面的全尺寸(例如，高度)。第二颜色源发射区1034可以具有0.2mm与1.2mm之间的长度。在一些实施例中，长度是0.70mm。在一些实施例中，长度是0.59mm。第二颜色源发射区域1034可以具有0.01mm与0.90mm之间的宽度。在一些实施例中，宽度是0.37mm。在一些实施例中，宽度是0.45mm。由这些值中的任一个形成的其他范围也是可能的。这些范围之外的值也是可能的。
第三颜色源发射区1036可以被设置在光导管积分器1030的第一表面的边缘处。在一些实施例中，如在图20A中所示，第三颜色源发射区1036跨越光导管积分器1030的第一表面的全尺寸(例如，高度)。第三颜色源发射区1036可以具有0.2mm与1.2mm之间的长度。在一些实施例中，长度是0.70mm。第三颜色源发射区域1036可以具有0.01mm与1.50mm之间的宽度。在一些实施例中，宽度是0.49mm。在一些实施例中，宽度是0.50mm。由这些值中的任一个形成的其他范围也是可能的。这些范围之外的值也是可能的。
如上所述，颜色源发射区域1032、1034、1036的数目、尺寸、形状、取向、分开距离和其他属性可以对于不同设计是不同的，并且可以基于一个或多个因素来确定。例如，这些属性可以基于光源(例如，LED)的效率和/或光导管积分器1030的白平衡。光源的布局可以是不同的。颜色源发射区1032、1034、1036中的一个或多个的形状可以是矩形的，但是其他形状是可能的。
光导管积分器1030可以采取若干形式之一。例如，在一些实施例中，光导管1040可以是中空的。在这样的实施例中，光导管1040的内壁可以是反射的(例如，包括反射镜涂层)。在一些实施例中，这样的反射涂层可以促进当光沿着光导管积分器1030的光轴传播时光的经改进的混合。在一些实施例中，光导管1040可以包括固体材料，诸如光透射材料(例如，塑料、玻璃、树脂)。光可以被配置为通过全内反射(TIR)反射离开侧壁而传播通过光导管积分器1030。在一些实施例中，光在光导管积分器1030内传播的光透射材料是漫射的。漫射材料可以被配置为散射在光导管积分器1030内的光(例如，沿着光导管积分器1030的长度前向散射光)，从而混合不同颜色的光。在一些实施例中，光导管1040可以包括散射特征(诸如小粒子)以促进光的漫射。例如，光导管1040可以是掺杂有漫射粒子的体积光积分器。
图20B示出了根据一些实施例的使用颜色源发射区1032、1034的可选布置的示例光导管积分器1030。如在图20B中所示，超过一个颜色源发射区1032、1034、1036可以沿着光导管积分器1030的第一表面的边缘而设置。第一颜色源发射区1032和第二颜色源发射区1034可以通过集成非颜色区段1046的一部分而彼此分离。第一颜色源发射区1032和/或第二颜色源发射区1034中的一者或两者可以通过集成非颜色区段1046与第三颜色源区1036分离。在一些实施例中，集成非颜色区段1046形状像大写字母T，但是其他形状是可能的。第二颜色源发射区1034和第一颜色源发射区1032可以沿着第一轴相对于彼此设置。第三颜色源发射区1036可以沿着与第一轴不同的第二轴相对于第二颜色源发射区1034和/或第一颜色源发射区1032中的一者或两者设置。在一些设计中，如在图20B中所示，第一轴可以垂直于第二轴。然而，如上文所讨论的，各种各样的不同形状、尺寸、布置和配置是可能的。
图20C-D示出了可以使用在照明模块102中的颜色反射器的实施例的附加方面。照明模块102可以使用一个或多个颜色发射器(例如，激光二极管或者发光二极管)以产生颜色光，在某些实施方式中，可以采用白光源1110和颜色调制器。白光源1110可以包括例如一个或多个白发光二极管(LED)。颜色调制器可以包括具有与相关联的颜色滤波器的不同像素的空间光调制器(SLM)1122。SLM 1122可以包括例如液晶单元，该液晶单元包括可以在状态之间切换的一个或多个像素。像素可以包括颜色滤波器或者相对于颜色滤波器被设置，使得例如穿过颜色像素的光穿过颜色滤波器。例如，一个或多个像素可以具有与此相关联的第一颜色(例如，红色)的一个或多个颜色滤波器，一个或多个像素可以具有与此相关联的第二颜色(例如，绿色)的一个或多个颜色滤波器，并且一个或多个像素可以具有与此相关联的第三颜色(例如，蓝色)的一个或多个颜色滤波器。像素的状态可以例如通过施加电气信号变更。例如，穿过SLM 1122的光的偏振状态可以取决于像素的状态而旋转或不旋转。第一和第二偏振器1116、1118可以包括在SLM 1122的任一侧。偏振器1116、1118可以交叉。因此，第一偏振器1116可以例如将光偏振到第一线性偏振，并且第二偏振器1118可以阻挡第一偏振的光。SLM 1122的液晶单元可以取决于像素的状态而旋转穿过像素的光的偏振，该像素的状态可以切换以旋转光的偏振。与像素相关联的颜色滤波器可以被配置为通过具有某种颜色的光。因此，取决于哪些像素被设定为使得光透射并且哪些像素被设定为使得光阻挡，可以控制由照明模块102输出的不同颜色光量。
像素和颜色滤波器的尺寸、形状和布置可以变化以产生对应于不同颜色的不同区域。图20D示出了对应于不同颜色的不同区域1112的两个示例布置。图20D中的示例示出了三种颜色(例如，红色、绿色和蓝色)中的一种的区域。然而，颜色的数目可以是不同的。同样地，区域的数目、尺寸和形状可以对于不同设计而不同。
因此，颜色调制器可以控制以激活或不激活不同区域以产生期望的颜色和/或颜色组合。此外，颜色调制器可以控制以改变由像素输出的光量以为所述像素提供超过仅仅两个的亮度水平。例如，取代简单地控制像素是否开启或者关闭，可以选择用于像素的附加的中间水平(例如，通过不同量来旋转偏振)，从而使能可以从该像素输出超过两个的不同光输出量。在一些实施方式中，颜色像素可以按时间顺序寻址。例如，对应于第一颜色的像素可以在第一时间段处寻址，对应于第二颜色的像素可以在第二时间段处寻址，以此类推。不同颜色可以在不同时间处产生以改变可以协调的时间顺序方式的颜色输出，例如，利用来自照明模块102的光照射以在不同时间处产生不同颜色图像的另一SLM 106。
可以选择与给定颜色相关联的像素的尺寸和/或数目以提供期望的颜色平衡(例如，白平衡)和/或寻址如上文关于图20A和20B所描述的不同颜色相关联的不同效率。因此，与激活的不同颜色像素相关联的区域(和相关联的亮度水平)可以用于控制从照明模块102输出的特定颜色的光量。同样地，关于图20A和20B的讨论还适用于相对于图21A-21C讨论的照明模块102的各种配置。例如，包括白光源1110和诸如关于图20A和/或20B示出的颜色调制器的照明模块102可以与光导管积分器1030一起使用。
图21A-21C图示了根据一些实施例的与照明模块102的光导管积分器1030的光积分器1054配置串联的二向色组合器1052。二向色组合器1052可以可选地被称为二向色光组合器1052。图21A示出了具有用于二向色组合器1052的第一区域和用于光积分器1054的第二区域的集成结构。在一些实施例中，二向色组合器1052可以邻近光积分器1054设置。在示出的示例中，光导管积分器1030是线性的并且与用于第一端处的二向色组合器1052的第一区域和用于第二端处的光积分器1054的第二区域一起伸长。该伸长集成结构可以包括杆。在某种实施方式中，该伸长集成结构可以具有平面外表面并且可以具有矩形棱镜的形状。光发射器1002a、1002b、1002c可以与这些外表面中的一个或多个对接耦合以将光耦合到光导管积分器1030中。在一些实施例中，二向色组合器1052可以与光积分器1054无缝形成或者集成。在一些实施例中，例如，第一和第二区域中的一者或两者包括由光可以传播通过的内反射侧壁定义的中空部分。如上文所描述的，内反射侧壁可以涂有反射涂层。在一些实施例中，第一和第二区域中的一者或两者包括实心(solid)光透射材料(例如，塑料或玻璃)，通过该光透射材料，光可以经由全内反射离开侧壁传播。在一些设计中，可以包括这样的实心和空心部分的组合。二向色组合器1052可以附接到光积分器1054，但是在一些实施例中，其被制造为单一(例如，单片)元件。在一些实施例中，第一区域和/或第二区域通过组合或者附接不同部分制造。
图21B示出了具有光发射器1002a、1002b、1002c和二向色组合器1050的二向色组合元件1022、1024的图21A的实施例的示例。二向色组合元件1022、1024可以是反射光学元件。二向色组合元件1022、1024可以是光学透射和/或光学反射的。例如，二向色组合元件1022、1024中的每一个可以调谐到特定波长或波长范围，使得其被配置为反射该波长或波长范围的光并且透射其他波长的光。例如，二向色组合元件1022、1024可以包括二向色涂层。在一些实施例中，二向色组合元件1022、1024包括沿着公共光路引导来自发射器1002a、1002b、1002c的光的倾斜表面。包括二向色组合元件1022、1024的颜色混合元件沿着该光路布置。在一些实施例中，倾斜输入表面相对于该光路倾斜。因此，二向色组合元件1022、1024中的一个或多个可以以相对于该光路和/或相对于光导管积分器1030的表面的角θ而设置。角θ可以例如在20°与45°之间。在一些设计中，角是30°。所选择的角θ可以增加或者优化光混合的效率和/或强度。
图21C示出了具有二向色组合器1052的二向色组合元件1022和光积分器1054的图21A的集成结构的示例实施例。二向色组合元件1022分别相对于第一和第二发射器1002a、1002b设置以接收并且反射来自第一和第二光发射器1002a、1002b的不同颜色光。二向色组合元件1022可以被配置为透射仅具有某些波长的光(例如，红光)并且反射其他波长的光(例如，蓝色和绿色)。例如，二向色组合元件1022可以被配置为透射由第三光发射器1002c发射的光并且反射来自第一和第二发射器1002a、1002b的光。与二向色组合元件1022反射来自单个颜色发射器的光的设计相比较，二向色组合元件1022可以倾斜更多(减少的示出的角θ)以容纳来自两个发射器1002a、1002b的反射。然而，由于所包括的二向色组合元件1022和可能的待装配的部件的数目减少，这样的配置更易于制造。
通过使用一个二向色组合元件1022以从多个不同颜色发射器接收、反射和/或透射来减少所采用的二向色组合元件1022的数目的该技术可以适用于本文所讨论的其他设计概念中的任一个。因此，取代使用两个二向色束组合器，可以使用单个二向色束组合器以接收、反射和/或透射来自多个不同颜色发射器的光。该单个二向色束组合器可以接收来自具有第三不同颜色的第三颜色发射器的透射通过二向色束组合器的光。将两个二向色束组合元件或二向色束组合器合并为单个二向色束组合元件或二向色束组合器可以用于本文所描述的不同设计方法并且可以提供制造中的简单化。同样地，此处所讨论的任何特点或者特征可以在其他地方适用于在本文中其他地方所讨论的结构和概念。类似地，在本文中其他地方所讨论的任何特点、特征或者概念可以适用于此处所描述的其他结构、特征或者概念。
如在图21C中所示，光积分器1054可以包括固体光透射材料(例如塑料或玻璃)，该材料包括漫射特征(诸如粒子)或其他散射特征以更有效地混合光的颜色。因此，光积分器1054可以被配置为当光沿着光导管积分器1030的光轴传播时漫射地散射光。例如，光导管积分器1030可以包括漫射材料，诸如半透明材料和/或包括被配置为散射光的微粒子的材料。还可以采用漫射和/或散射光的其他方法。例如，光积分器1054的壁可以纹理化以便散射光。而且，在光导管积分器1030中空的设计中，光反射的内壁可以纹理化或者涂覆以便增加漫反射。例如，内壁可以着白色。从而，可以增加光导管积分器1030内的光的混合(例如，颜色混合)。
是否将光导管积分器1030添加在集成结构中和/或将漫射特征例如添加到可以可能增加混合的光透射材料，可以用于本文所描述的不同设计方法。同样地，此处所讨论的任何特点或者特征可以在其他地方适用于在本文中其他地方所讨论的结构和概念。类似地，在本文中其他地方所讨论的任何特点、特征或者概念可以适用于此处所描述的其他结构、特征或者概念。
可以有利的是，包括被配置用于在第一侧的入口并且第二(例如，相对)侧的出口的反射照明模块，该入口和出口位于这样放置的位置：使得光入口与出口之间的第一和第二相对侧反射。这样的配置可以增加颜色混合。图22A-22C图示了根据一些实施例的反射照明模块1060。图22A示出了反射照明模块1060的侧视图。图22B示出了图22A的反射照明模块1060的等距视图。反射照明模块1060可以包括一个或多个光源1064和用于从一个或多个光源1064接收光的一个或多个开口，具有端和两端之间的侧壁的伸长照明模块主体1062，以及出射孔径1066。(一个或多个)光源1064可以被设置在照明模块主体1062的侧壁上的位置。出射孔径1066可以被设置在照明模块主体1062的侧壁上的另一位置。(一个或多个)光源1064和出射孔径1066位于的侧壁上的位置可以被定位在如在图22A和22B中所图示的照明模块主体1062的相对侧。然而，(一个或多个)光源1064和出射孔径1066位于的侧壁上的位置可以，在某种实施方式中，在照明模块主体1062的相同侧，或者在侧壁上其他地方。在一些实施例中中，例如图22A和22B中示出的，(一个或多个)光源1064和出射孔径1066位于照明模块主体1062的相对端。照明模块主体1062的形状可以是矩形(例如，矩形棱镜)，但是其他形状是可能的。在一些实施例中，照明模块主体1062是伸长的，其中，从端到端的距离大于相对侧壁之间的宽度。在一些实施例中，照明模块主体1062的长宽比(例如，端之间的距离与相对侧壁之间的距离的比)至少大于2、或3、或4、或5、或这些值中的任一个之间的任何范围内的任何值。其他长宽比也是可能的。
照明模块主体1062可以是中空的并且包括内部区域或腔，在该内部区域或腔中，光从一个或多个光源1064出射孔径1066传播，反射一次或多次或者两次或两次以上离开侧壁的内部部分。侧壁的内部部分可以涂覆以增加反射率。侧壁的内部部分可以是白色以增加反射率。增加反射率可以潜在地改进通过孔径1066输出的光的效率。多个反射也可以增加混合(例如，颜色混合)。在一些实施方式中，反射可以是漫反射以进一步增加混合。因此，侧壁的内部部分可以涂覆和/或纹理以便提供漫反射并且可能地散射。
照明模块主体1062可以具有实心(与空心相反)的内部区域并且在一些设计中可以包括基本上透明材料(例如，玻璃或塑料)。例如，照明模块主体1062可以包括透射介质(例如，塑料、玻璃、丙烯酸类等)。这样的照明模块主体1062可以被称为体积光积分器。光可以在内部区域内从一个或多个光源1064传播到出射孔径1066，反射一次或多次或者两次或两次以上离开侧壁的内部部分。这样的反射可以是全内反射的结果。然而，可选地或者另外，照明模块主体1062的一个或多个表面可以涂有反射或反射镜涂层。例如，照明模块主体1062的表面可以以白色和/或反射或反射镜涂层涂覆以促进反射。如上文所讨论的，增加反射率可以改进通过出射孔径1066光输出的效率。
照明模块主体1062可以包括漫射材料(诸如关于图22C中的光导管积分器1030所描述的漫射材料)。在一些实施例中，漫射材料可以掺杂有漫射粒子或者包括一些其他漫射特征和/或散射特征。增加的漫射或者散射可以增加混合，诸如颜色混合。
在一些实施方式中，(一个或多个)光源1064可以包括一个或多个LED，但是可能可以使用其他类型的光源(例如，激光器)。例如，(一个或多个)光源1064中的每一个可以被配置为发射单独颜色(例如，红色、绿色、蓝色)的光。出射孔径1066包括开口，通过该开口，光可以从照明模块主体1062的内部传播。可以包括偏振敏感元件，例如，邻近出射孔径1066。该偏振敏感元件可以是偏振选择性的。例如，偏振选择性元件可以反射一个偏振状态的光并且透射另一偏振状态的光。例如，偏振敏感元件或者偏振选择性元件可以包括偏振器，诸如线栅偏振器。偏振敏感元件可以被配置为再循环照明模块主体1062内的光以便进一步改进系统的效率。例如，如果特定偏振状态的光输出是期望的，则偏振敏感元件可以透射具有这样偏振的光，然而可以反射具有不同偏振的光。该反射光将返回到照明模块主体1062或者保持在照明模块主体1062内并且在其中反射可能改变偏振并且通过偏振敏感元件出射(当光具有适当的偏振时)。
反射照明模块1060可以被配置为邻近偏振分束器(例如，PBS104)设置。这样的偏振分束器可以被配置用于特定偏振，例如，PBS 104可以将特定偏振的光转向到SLM 106。照明模块主体1062可以被配置为输出该偏振的光。例如，偏振敏感元件可以透射PBS 104被配置为转向SLM 104的该偏振的光并且反射其他偏振。
图22C示出了附加地包括扩展1072的示例反射照明模块1060。扩展1072在引导光输出和/或增加混合(例如，颜色混合)中可以是有利的。扩展1072可以在反射照明模块1060(例如，沿着孔径1066)与PBS 104(未示出)之间设置。扩展1072可以邻近反射照明模块1060(例如，沿着出射孔径1066)设置。扩展1072可以具有类似于在本文中其他地方所描述的光积分器的特性、特征和/或特点。因此，扩展1072可以是空心或实心的(例如，塑料、玻璃、丙烯酸类等)。扩展1072的内部或者外部可以涂有可能增加效率的反射(例如，白、反射镜)涂层。扩展1072可以是矩形棱镜。在一些实施方式中，扩展可以是伸长的，具有长于宽度或者高度的长度。其他形状是可能的。扩展1072可以被配置为邻近偏振分束器(例如，上文所描述的偏振分束器104)设置。
上文所描述的各种实施方式包括一个或多个单独的颜色光发射器1002a、1002b、1002c。虽然不同颜色光发射器1002a、1002b、1002c可以对于某些设计有用，但是白光发射器(诸如白LED)可以被配置为提供不同颜色照明。如在图23A-23E中所图示的，白光源可以与可切换颜色滤波器耦合，例如，以提供颜色光源。这样的光源可以包括可变颜色光源，该可变颜色光源的颜色输出可以变化和/或选择。特别地，可切换颜色滤波器具有可以变化以控制颜色光输出的电气输入。这样的光源可以包括在本文中讨论的照明模块102中。
图23A-23E图示了根据一些实施例的作为可切换颜色滤波器的胆甾型液晶(CLC)。图23A示出了宽带光源1082，诸如LED(例如，白光LED)。在一些实施例中，使用的宽带光源1082输出宽带可见光。例如，这样的光可以足够地跨越光谱以便包括蓝色和红色并且在各种设计中可以具有更宽的光谱输出。在一些实施例中，可以使用发射可见白光的白光源。宽带光源1082可以输出在范围上连续扩展的波长或者可以包括可以通过减少甚至可能可以忽略的强度的光谱区域彼此分开的波长内的多个峰。宽带光源1082可以相对于可切换颜色滤波器1088设置，使得可切换颜色滤波器1088在由宽带光源1082输出的光路中以便从其接收光。颜色滤波器1088可以包括一个或多个波长选择性滤波器1088a、1088b、1088c。虽然可切换颜色滤波器1088在宽带光源1082的前面，但是其他配置是可能的，例如，其中，光学器件(诸如反射镜、棱镜、光导管或其他部件)将光从宽带光源1082引导到可切换颜色滤波器1088。如上文所讨论的，可切换颜色滤波器1088可以过滤入射在其上的光，其中，光谱输出由到可切换颜色滤波器1088的控制信号而控制。作为示例，可切换颜色滤波器1088可以包括CLC基元。CLC基元可以与电压源1086电气通信，该电压源1086可以向CLC基元提供控制信号以改变CLC基元的光谱传递函数。CLC基元可以包括分离的颜色CLC基元，该分离的颜色CLC基元可以包括例如第一颜色CLC基元(例如，蓝色)1088a、第二颜色CLC基元(例如，绿色)1088b和/或第三颜色CLC基元(例如，红色)1088c。可以单独激活分离的颜色CLC基元。当激活时，颜色CLC基元可以阻挡特定光谱区域的透射。例如，可以控制第一颜色CLC基元1088a以阻挡对应于如在图23B中所图示的第一颜色(例如，蓝色)的波长。例如，当处于关闭状态时，第一CLC基元1088a可以阻挡对应于蓝光的波长。可以控制第二颜色CLC基元1088b以阻挡对应于如在图23C中所图示的第二颜色(例如，绿色)的波长。例如，当处于关闭状态时，第二CLC基元1088b可以阻挡对应于绿光的波长。可以控制第三颜色CLC基元1088c以阻挡对应于如在图23D中所图示的第三颜色(例如，红色)的波长。例如，当处于关闭状态时，第三CLC基元1088c可以阻挡对应于红光的波长。当第一、第二和第三颜色CLC基元1088a、1088b、1088c中的每一个处于开启状态时，第一、第二和第三CLC基元1088a、1088b、1088c可能不再阻挡先前正阻挡的波长(分别地蓝色、绿色和红色)。因此，当施加控制信号时，宽带照明看起来透射。其他配置是可能的。因此，第一CLC基元1088a可以接通并且第二CLC基元1088b和第三CLC基元1088c可以关断以从宽带光源产生(例如，透射)第一颜色(例如，蓝色)。因此，第二CLC基元1088b可以接通并且第一CLC基元1088a和第三CLC基元1088c可以关断以从宽带光源产生(例如，透射)第二颜色(例如，绿色)。因此，第三CLC基元1088c可以接通并且第一CLC基元1088a和第二CLC基元1088b可以关断以从宽带光源产生(例如，透射)第三颜色(例如，红色)。因此，第一、第二和第三CLC基元1088a、1088b、1088c可以以时间顺序接通。对于特定颜色的每个帧，对于帧待呈现的时段，仅接通颜色CLC基元中的一个以便仅通过颜色中的一种。其他配置是可能的。例如，可以采用不同颜色、更少颜色、或者更多颜色。用于改变颜色CLC基元的状态的电气信号可以变化。
其他配置是可能的。如上文所描述的，例如，可以使用三个不同颜色光发射器1002a、1002b、1002c。例如，图24图示了根据一些实施例的另一照明系统的透视图。如所示，照明系统1000可以包括三个照明模块102。如所示，照明模块102中的每一个可以被配置为邻接波导112。照明模块102中的每一个可以沿着波导112的公共表面设置。在一些实施例中，照明模块102可以各自被配置为发射不同颜色的光。在一些实施例中，照明模块102中的每一个被配置为发射不同颜色(例如，分别红色、蓝色、绿色)。照明模块102可以取向以发射平行于彼此和/或平行于波导112的表面的光。照明模块102可以被配置为进行时分复用。例如，照明模块102中的每一个可以被配置为顺序地发射光。图25图示了根据一些实施例的另一示例照明系统1000的透视图。如所示，照明系统1000可以包括两个照明模块102。
在阅读本公开时，本领域的技术人员还将理解到用于通过本文所公开的原理的基于运动的内容导航的系统和过程的附加的可选结构和功能设计。因此，虽然已图示并且描述特定实施例和应用，但是应理解到所公开的实施例不限于本文所公开的精确构建和部件。在不脱离如随附的权利要求中限定的精神和范围的情况下，可以在本文所公开的方法和装置的布置、操作和细节中做出对于本领域的技术人员将明显的各种修改、改变和变型。
调制偏振
如上文参考图6所讨论的，注入到波导270、280、290、300、310中的光可以由光模块540提供并且可以经由分束器550引导到空间光调制器530。在各种实施方式中，空间光调制器530可以被配置为调制光的偏振状态。在这样的实施例中，空间光调制器530可以通过照明系统照射，在该照明系统中，来自光模块540的光经由如图26中所示的偏振分束器1306朝向光调制器530引导。
图26中所描绘的照明系统被配置为向被配置为调制光的偏振状态的空间光调制器106的实施例提供照明。在所图示的实施方式中，来自光源102的光可以经由耦入光学器件1304耦入到偏振分束器(PBS)1306中。PBS 1306被配置为朝向空间光调制器106引导来自光源102的具有第一偏振状态(例如，s偏振状态)的光，并且朝向观察者透射由空间光调制器106调制的光—其可以具有第二偏振状态(例如，p偏振状态)。在各种实施例中，调制光可以通过设置在PBS 1306与观察者之间的投射光学器件1302调节。PBS 1306的尺寸由各种因素确定，包括但不限于空间光调制器106的空间范围。例如，考虑图26中所图示的实施方式，在该实施方式中，来自光源102的光通常沿着平行于x轴的水平轴发射。在这样的实施方式中，为了沿着垂直于空间光调制器106的表面的方向(例如，沿着平行于y轴的垂直轴)朝向空间光调制器106的实施例引导光，反射表面应当以相对于水平轴的45度角倾斜。为了沿着空间光调制器106的长度均匀照射空间光调制器，PBS 1306的长度至少等于空间光调制器106的长度。由于PBS 1306的反射表面以45度角倾斜，PBS 1306的高度也至少等于空间光调制器106的长度的长度。例如，如果空间光调制器1306的实施例的长度是约10mm，那么PBS1306是具有等于至少10mm的长度和高度的立方体。在照明系统的其他实施例中，PBS 1306可以具有大于或等于约10mm的尺寸(例如，长度、宽度、高度、或半径)。此外，在若干实施例中，光源102可能需要以某个距离与PBS 1306隔开。这些和其他因素可能导致增加照明系统的尺寸。减小向空间光调制器106提供照明的照明系统的重量、体积和/或空间范围可以是期望的。例如，当空间光调制器106与本文中所讨论的可穿戴显示系统的实施例相关联时，减小照明系统的尺寸可以是期望的。然而，减小常规PBS 1306的高度并且同时沿着垂直于空间光调制器的表面的方向跨空间光调制器106的整个长度均匀地重引导光可能是不实际的。本文所描述的各种实施例包括具有这样的表面的PBS：其相对于水平轴倾斜了小于约45度的角以减小PBS的高度，并且采用多个转向特征以提供对于沿着法线方向均匀地照射空间光调制器要求的附加转向功能。
图27示意性地图示了被配置为照射调制入射光的偏振的空间光调制器106的照明系统1000的实施例。照明系统1000包括偏振分束器(PBS)1306，该偏振分束器(PBS)1306被配置为朝向空间光调制器106引导来自光源102的具有第一偏振状态(例如，s偏振状态)的光，并且朝向观察者透射由空间光调制器106调制的光—其可以具有第二偏振状态(例如，p偏振状态)。如上文所讨论的，空间光调制器106可以沿着平行于x轴的水平轴延伸。光源102的光轴可以平行于x轴对准，并且来自源102的光可以在具有小于相对于光源102的光轴的约60度的半角的椎体中发射。PBS 1306可以被配置为是紧凑的并且具有与图26中所描绘的PBS 1306相比较减少的重量、体积和/或空间范围。例如，PBS 1306可以被配置为具有小于或等于约5mm的尺寸(例如，长度、宽度、高度、或半径)。作为另一示例，PBS 1306可以被配置为具有小于约10mm的尺寸(例如，长度、宽度、高度、或半径)。作为又一示例，PBS 1306可以被配置为具有在约2.0mm与约6.0mm之间、在约3.0mm与约5.0mm之间、在约3.5mm与约4.5mm之间或者这些范围/子范围中的值或者通过这些值中的任一个形成的任何范围的尺寸(例如，长度、宽度、高度活半径)。
PBS 1306的各种实施例包括光转向光学元件或者波导112，其包括设置在空间光调制器106上的第一表面113A以及与第一表面113A相对的第二表面113B。在图27中所描绘的实施方式中，其中，照明系统1000被配置为前光，光转向光学元件112可以设置在PBS1306的底部，使得第一表面113A形成PBS 1306的底面。波导112还包括第一表面113A与第二表面113B之间的光输入表面113C。光输入表面113C被配置为从光源102接收光。波导112还包括设置在与光输入表面113C相对的一侧的端反射器114。端反射器114被配置为通过光输入表面113C反射耦合到波导112中的光。通过光输入表面113C耦合到波导112中的光中的一些光直接传播到端反射器114，而不例如反射离开任何其他表面(诸如第一表面113A或第二表面113B)。该光由端反射器114反射到如下文所讨论的第二表面113B上。耦合到波导112中的光中的一些光可以在由端反射器114反射之前通过全内反射(TIR)的过程从第一表面113A反射。
在各种设计中，一个或多个转向特征1314可以设置在第二表面113B上。转向特征1314可以被配置为朝向空间光调制器106重引导从端反射器114反射的光。转向特征1314还可以被配置为通过波导112透射从空间光调制器106反射的光。PBS 1306还包括被配置为补偿由波导112引入的任何折射光学效应的折射光学元件118。PBS 1306还可以包括清理偏振器1310。清理偏振器1310可以被配置为透射具有第二偏振状态(例如，p偏振状态)的光并且阻挡具有第一偏振状态(例如，s偏振状态)的光。以这种方式，清理偏振器1310可以移除非故意地透射通过波导112的未调制光。
波导112可以包括光透射材料(例如，塑料、玻璃、丙烯酸类等)。折射光学元件118还可以包括透射材料(例如，塑料、玻璃、丙烯酸类等)。转向特征1314可以通过诸如例如模制的过程形成在波导112的第二表面113B上。多个转向特征109可以包括微结构或者纳米结构。
在各种实施例中，转向特征1314可以包括由一对小面(facet)(例如，分别地第一小面1326和第二小面1328)形成的凹槽。凹槽可以是直或弯曲的(例如，沿着直线或沿着曲线延伸)。在一些实施例中，小面可以是平面的。在其他实施例中，诸如例如下文参考图29A和29B所讨论的实施例，小面可以弯曲以提供屈光力。在一些实施例中，小面可以具有一些实施例中的相等宽度。在一些其他实施例中，小面可以具有不相等宽度。小面可以包括其之间的角β。小面之间的角间距β可以在约15度与约120度之间变化。转向特征1314的不同小面可以倾斜不同量(例如，相对于平行于x轴的水平轴)。节距(例如，两个连续转向特征1314上的一对连续第一小面1326或者两个连续转向特征上的一对连续第二小面1328的距离)可以在约20μm与约200μm之间。例如，节距可以大于或等于约20μm并且小于或等于约200μm、大于或等于约30μm并且小于或等于约175μm、大于或等于约40μm并且小于或等于约150μm、大于或等于约50μm并且小于或等于约125μm、大于或等于约60μm并且小于或等于约100μm、大于或等于约70μm并且小于或等于约90μm、大于或等于约75μm并且小于或等于约85μm、或者这些范围/子范围中的值或者由这些值中的任一个形成的任何范围。延伸超出空间光调制器106的范围(例如，沿着x轴)的第二表面113B的部分可能缺少多个转向特征1314。不依赖于任何特定理论，多个转向特征1314的节距可以被配置为避免空间光调制器106中的死像素和/或避免可能起因于整个空间光调制器的非均匀照明的光学效应。
在各种实施例中，波导112的第一表面113A可以是平面的并且基本上平行于可以沿着平行于x轴的轴延伸的空间光调制器106的表面，而波导112的第二表面113B可以相对于第一表面113A、平行于x轴的水平轴和/或空间光调制器或者调制器的前面而歪斜或倾斜，使得波导112是楔形的。第二表面113B可以朝向光输入表面113C歪斜或者倾斜。第二表面113B相对于平行于第一表面113A的水平轴的倾斜角α可以具有约15度与约45度之间的范围内的值。例如，第二表面113B相对于第表面113A的倾斜角α可以在约20度与约35度之间、在约24度与约30度之间的范围内或者这些范围内的任何值/由这些值中的任一个形成的任何范围中的子范围。
在楔形波导112的实施方式中，第一表面113A与接近光输入表面113C的第二表面113B之间的距离(还称为光输入表面113C的高度)可以小于第一表面113A与更远离光输入表面113C或者接近端反射器114的第二表面113B之间的距离。在各种实施例中，光输入表面113C的面积可以小于与光输入表面113C相对的楔形波导的一侧的面积。在一些实施方式中，倾斜角和光输入表面113C的高度可以被配置为接受从光源102输出的光锥中发射的基本上所有光。例如，如果光源102包括LED，那么来自LED的光在具有相对于LED的光轴(其可以平行于x轴对准)的约41度的半角的光锥中发射。在这样的实施例中，第二表面113B的倾斜角可以在相对于平行于x轴的水平轴或相对于第一表面113A或空间光调制器106或其前面的约20度与约30度之间，使得基本上所有从包括LED的光源102输出的光被耦合到波导112中。如果光源102是不太发散的，则可以减少第二表面113B的倾斜角和/或光输入表面113C的高度。例如，如果光源102经由光纤耦合到输入表面113C，那么第二表面113B的倾斜角可以小于20度。
端反射器114被配置为反射从光源102入射的光，使得反射光沿着基本上平行于空间光调制器106的表面的法线(例如，平行于y轴)的方向通过转向特征1314重引导。例如，端反射器114和转向特征1314可以被配置为在相对于空间光调制器106的表面的法线的约±10度之间的椎体中朝向空间光调制器106重引导来自源102的光。端反射器114可以包括涂有反射材料(例如，金属或电介质)的塑料或玻璃材料。端反射器114可以包括一个或多个介电层，诸如多层干涉涂层。端反射器114可以粘附或者模制到与如下文所讨论的光输入表面113C相对的波导112的一侧。
在图27中所描绘的实施例中，端反射器114可以是曲面镜(例如，球面或抛物面反射镜)。因此，端反射器114可以具有屈光力并且具有焦点。源102可以设置在端反射器114的焦点处，使得来自源102的光沿着平行于空间光调制器106的表面(例如，平行于x轴)的方向反射，或者从端反射器114反射的光基本上准直，和/或从转向特征反射并且引导到空间光调制器的光基本上准直。在这样的实施例中，转向特征1314可以包括具有第一和第二小面1326、1328之间的约45度的角间距的第一和第二平坦小面1326、1328的对(pair)，使得从端反射器114反射的光基本上垂直(例如，平行于y轴)于如在图27的插图中所描绘的空间光调制器106的表面重引导。
在各种实施例中，转向特征1314可以包括偏振选择性元件1318(例如，偏振选择性涂层、一个或多个薄膜涂层、介电涂层、或线栅)，该偏振选择性元件1318被配置为朝向空间光调制器106重引导具有特定偏振状态的光。例如，如在图27的插图中所示，来自光源102的第一偏振状态(例如s偏振状态)可以是从端反射器114反射的第一偏振状态，可以朝向空间光调制器106重引导。然而，透射具有第二正交偏振状态(例如，p偏振状态)的光。来自空间光调制器106的调制光包括具有第二偏振状态(例如，p偏振状态)的光。来自空间光调制器106的该光由偏振选择性元件1318透射。清理偏振器1310可以被包括并且被配置为透射第二偏振状态(例如，p偏振状态)，同时阻挡第一偏振状态(例如，s偏振状态)。PBS 1306可以相对于上文参考图6所讨论的波导270、280、290、300、310和其上耦入元件而设置，使得来自PBS 1306的光可以耦入波导270、280、290、300、310中。
图28A、28B、28C和28D描绘了包括偏振选择性元件的转向特征的各种实施例。如上文所讨论的，偏振选择性元件可以包括涂层或者线栅。在图28A中所图示的实施例中，每个转向特征的小面的对至少部分地涂有例如偏振选择性涂层，该偏振选择性涂层被配置为反射第一偏振状态(例如s偏振状态)并且透射第二偏振状态(例如p偏振状态)。例如，该偏振涂层可以包括一个或多个层(例如，多个薄膜涂层)，诸如一个或多个介电层。偏振选择性涂层可以被配置为是宽带，使得涂层反射可见光谱范围(例如，红色、绿色和蓝色光谱范围内的s偏振光)内的宽波长范围内的第一偏振状态(例如，s偏振状态)。当空间光调制器106的选择性像素调制偏振以产生图像时，选择性地反射第一偏振状态并且透射第二偏振状态的PBS涂层可以提供高对比度(例如，通过高效地在s偏振状态与p偏振状态之间区别)。此外，可以选择性地反射第一偏振状态并且透射第二偏振状态的多个薄膜涂层可以制造更便宜并且容易。
然而，可以选择性地反射第一偏振状态并且透射第二偏振状态的多个薄膜涂层的各种实施例可以具有小角接受范围。例如，如果光的入射角变化大于距设计入射角的约±10度的量，则可以选择性地反射第一偏振状态并且透射第二偏振状态的多个薄膜涂层的一些实施例可能不高效地运行。例如，如果包括多个薄膜涂层的小面被配置为反射以相对于小面的法线的约45度的角入射的s偏振光，那么其可能不高效地反射光，如果光以大于相对于小面的法线的约55度的角或以小于相对于小面的法线的约35度的角入射。作为另一示例，如果包括多个薄膜涂层的小面被配置为透射以相对于小面的法线的约45度的角入射的p偏振光，那么其可能不高效地透射光，如果光以大于相对于小面的法线的约55度的角或以小于相对于小面的法线的约35度的角入射。
因此，在期望较宽角接受范围的那些实施例中，线栅可以用于高效地反射第一偏振状态并且透射第二偏振状态。因此，例如，对于从端反射器114反射的光以大于距设计入射角约±10度的角范围而入射在小面上的实施例，线栅可以至少部分地设置在转向特征的小面的对中的一个上。
如在图28B中所示，偏振选择性元件可以设置在从端反射器114接收光的小面的一部分上。另一小面不需要包括偏振选择性元件或者涂层。在图28C中所描绘的实施例中，转向特征1314的一个小面以相对于平行于y轴的垂直轴的约45度角倾斜，而另一小面平行于与x轴平行的水平轴。在这样的实施例中，以相对于平行于y轴的垂直轴的约45度角倾斜的小面可以包括偏振选择性元件和/或；另一小面缺少偏振选择性元件或者至少倾斜小面可以包括比另一小面更多的偏振分束涂层。
在各种实施例中，如图28D中所示，转向特征1314可以包括通过不具有偏振选择性元件的区段1336而与具有偏振选择性元件的第二区段1340隔开的具有偏振选择性元件的第一区段1332。未入射在不具有偏振选择性元件的区段(例如，区段1336)上的从端反射器114反射的光将穿过转向特征，直到其碰撞具有偏振选择性元件的区段。这样的实施方式在增加跨空间光调制器106的表面的照明均匀性中是有利的。
上文所讨论的PBS 1306可以具有数个优点，包括但不限于与常规PBS相比较减小的尺寸。在各种设计中，例如，微结构或者转向特征1314的倾斜表面可以反射从端反射器114反射的光，使得光以法线或基本上法线角入射在空间光调制器106上，而不需要第二表面113B的大入射角。使第二表面113B成小于45度角使得PBS 1306能够具有减小的厚度。
有利地，当与光源102集成时，上文所讨论的PBS 1306可以提供可以用于前光(或者后光)空间光调制器(诸如例如LCOS)的准直照明。此外，空间光调制器106的对比率可能增加，因为端反射器114和转向特征1314可以被配置为沿着垂直或者基本上垂直于第一表面113A或者空间光调制器106或者空间光调制器106的前面的方向朝向空间光调制器106引导光。此外，折射光学元件118可以被配置为吸收未朝向空间光调制器106转向的任何杂散光，其也可能改进空间光调制器106的对比率。此外，照明系统1000可能能够进行基于颜色顺序和颜色滤波器的操作。
如上文所讨论的，转向特征1314不需要设置在延伸超出空间光调制器106的范围的第二表面113B的区域中。例如，参考图27，在从第一表面113A全内反射之后入射在端反射器114的在框1322外部的部分上的光线124A将入射在不包括转向特征1314的第二表面113B的部分上，并且因此将不被朝向空间光调制器106引导。此外，沿着光源102的光轴发射并且入射在端反射器114的在框1322外部的部分上的光将朝向光输入表面113C反射回来，并且将不被朝向空间光调制器106引导。因此，可能浪费从光源102发射的一些光，并且可能降低照明效率。
为了增加从源102发射的光的利用，端反射器114可以倾斜和/或端反射器114的曲率可以变化，使得反射光朝向例如远离光源102的如在图29A和29B中所描绘的区域1344中的焦点(聚焦点)或虚拟焦点会聚。光朝向比光源102距第一表面(例如，第一表面113A)和空间光调制器106更远的位置会聚。在这样的实施例中，转向特征(例如，转向特征1314)可以被配置为提供朝向空间光调制器106重引导从端反射器114反射的光的屈光力。转向特征可以被配置为具有如图29B中所描绘的正屈光力或者如在图29A中所描绘的负屈光力。
在各种实施例中，端反射器114可以包括如图30中示出的反射全息结构1348。反射全息结构1348可以包括被配置为将入射光重引导到倾斜表面的衍射特征。反射全息结构1348可以被配置为提供上文所讨论的端反射器114的特征中的一个或多个。例如，反射全息结构1348可以被配置为对光进行准直或者提供会聚在光源102上或附近的光。在一些情况下，反射全息结构1348可以被配置为使得反射光会聚在远离光源102并且更远离空间光调制器106的位置处。反射全息结构1348可以包括被配置为重引导宽波长范围(例如，红色、绿色和蓝色波长范围)内和宽入射角范围(例如，在相对于光源102的光轴的约±41度之间，该光源102的光轴沿着平行于x轴的水平轴，该平行于x轴的水平轴沿着平行于x轴的方向)内的光。反射全息结构1348可以被配置为对来自多个光源的光进行准直。在各种实施例中，反射全息结构1348可以被配置为沿着第一期望方向反射来自第一光源的光并且沿着第二期望方向反射来自第二光源的光。以这种方式，反射全息结构1348可以沿着通过反射全息结构1348的设计设定的不同独立控制的传播方向反射来自不同源(例如，不同颜色光源)的光。反射全息结构可以包括一个或多个全息图或者衍射光学元件。
图31图示了制造PBS 1306的实施例的方法1350的实施例。如框1354中所示，方法包括提供包括一个或多个转向特征(例如，转向特征1314)的波导(例如，波导112)和端反射器(例如，端反射器114)。如上文所讨论的，一个或多个转向特征可以例如通过模制形成在波导(例如，波导112)的表面(例如，第二表面113B)上。端反射器也可以模制到波导的边缘上或者使用粘合剂附接到波导的边缘。
如在框1362中所描绘的，方法还可以包括将偏振选择性涂层(例如，包括多个薄膜、一个或多个介电涂层、或线栅)至少部分地设置在转向特征上。如在框1366中所描绘的，方法还包括将折射光学元件(例如，折射光学元件118)设置在波导上。折射光学元件可以使用粘合剂附接到波导。折射率匹配层可以在折射光学元件与波导之间设置。如在框1366中所示，与包括端反射器的一侧相对的折射光学元件的一侧可以被配置为通过将表面变黑来吸收未被转向特征转向的任何杂散光。替换地，光吸收部件可以设置在与包括端反射器的一侧相对的折射光学元件的一侧，以吸收未被转向特征转向的杂散光。
在采用如本文所讨论的图33中示出的光再循环的照明系统的实施例中，与包括端反射器的一侧相对的折射光学元件的一侧和/或光源与空间光调制器(例如，空间光调制器106)之间的波导的输入表面的一部分可以被配置为是反射的。此外，为了利于以图33中所图示的方式的光再循环，四分之一波延迟器或片可以邻近光源与空间光调制器之间的光转向元件的输入表面的反射部分设置。
在采用如本文所讨论的图34中示出的光再循环的照明系统的实施例中，半波片可以设置在与包括端反射器的一侧相对的折射光学元件的一侧。包括一个或多个转向特征的第二波导和第二空间光调制器可以设置在半波延迟器或片的另一侧以图34中所图示的方式以利于光再循环。
基于偏振的光再循环
在照明设备包括输出非偏振光的光源或光发射器的情况下，光中的一些光(例如，不具有期望偏振的光)未使用。例如，在某些情况下，当非偏振光发射器(诸如发光二极管(LED))与线偏振器组合以产生期望取向的线偏振光时，可以丢弃光的50％。
然而，本文所描述的各种示例照明设备可以利用被配置为发射具有超过一个偏振状态的光(例如，未偏振光或者部分偏振光)的一个或多个光发射器，又有利地可以增加设备的光使用效率。然而，这些照明设备可以将特定偏振状态(例如，s偏振状态)的光射出到可以调制光的空间光调制器上。为了改进光使用效率，未射出到空间光调制器和/或由空间光调制器接收的光可以再循环。例如，光再循环系统可以被配置为将具有不对空间光调制器有用的偏振状态(例如，p偏振状态)的光转换为可以由空间光调制器接收并且适当地调制以形成图像的另一偏振状态(例如，s偏振状态)的光。
图32图示了根据一个实施例的包含光再循环系统以再循环光的显示设备的示例。显示设备5000可以包括被配置为发射具有超过一个偏振状态(例如，图示为s偏振状态和p偏振状态)的光5012的至少一个光发射器5010。显示设备5000还可以包括光导光学元件，诸如相对于光发射器5010设置以接收光5012并且朝向至少一个空间光调制器5025将光转出的波导5015。波导5015可以射出可以由空间光调制器5025调制以形成强度图像的具有第一偏振状态(例如，s偏振状态)的光5020。因此，空间光调制器5025相对于波导5015设置以接收从波导5015射出的光5020。如本文所描述的，显示设备5000可以包括以再循环未从波导5015射出到空间光调制器5025的光的光再循环系统(例如，包括部件5030a和5030b)。例如，如在图32中所示，光再循环系统(例如，5030a和5030b)可以被配置为将未由空间光调制器5025使用的具有第二偏振状态(例如，在该示例中p偏振状态)的光转换为可由空间光调制器5025使用的具有第一偏振状态(例如，s偏振状态)的光5035。因此，取代一些未使用的光，通过将具有第二偏振状态的光转换为具有第一偏振状态的光，附加光可以从波导5015射出到空间光调制器5025并且有助于由空间光调制器形成的图像。现在将描述图32的各种特征。
参考图32，显示设备5000可以包括至少一个光发射器5010。光发射器5010可以包括单个光发射器或超过一个光发射器(在下文中称为“光发射器5010”)。光发射器5010可以被配置为发射具有超过一个偏振状态的光5012。例如，光5012可以包括第一偏振状态(例如，s偏振状态)和第二偏振状态(例如，p偏振状态)。光发射器5010可以也包括本文所公开的光发射器或其他类型的发射器中的任一个。在一些实施例中，光发射器5010可以包括一个或多个发光二极管(LED)，诸如红色LED、绿色LED、蓝色LED、和/或白色LED(WLED)。作为另一示例，光发射器5010可以包括一个或多个超发光二极管(SLED)或一个或多个激光器。
显示设备5000还可以包括至少一个光转向光学元件，该至少一个光转向光学元件可以包括相对于光发射器5010设置以从光发射器5010接收光5012的波导5015。在各种设计中，光5012中的至少一些可以通过全内反射(TIR)在波导5015内引导。波导5015可以包括本文所描述的光转向光学元件中的任一个。例如，波导5015可以包括塑料、玻璃(例如，在一些实施例中，高折射率玻璃)或其组合。如本文所描述的，波导5015可以用作将具有某个偏振状态(例如，在该示例中s偏振状态)的光5020反射到空间光调制器5025的偏振分束器。在一些示例中，波导5015可以具有被配置为反射具有第一偏振状态(例如，s偏振状态)的光5020并且透射具有第二偏振状态(例如，p偏振状态)的光(未示出)的倾斜(angled)表面5015a。波导5015可以包括被配置为将在波导5015内引导的光(例如，具有某个偏振状态的光)转向出波导5015并且到空间光调制器5025的一个或多个转向元件(例如，倾斜表面5015a上)。倾斜表面可以包括可以针对不同偏振状态不同地操作的偏振选择性元件或者结构。例如，转向元件可以包括被配置为将在波导5015内引导的光重引导出波导5015的转向特征(例如，微结构，诸如一个或多个微棱镜上的介电涂层或者被配置为将具有某个偏振状态的光引导出波导5015的线栅)。因此，具有期望偏振状态(例如s偏振状态)的波导5015中传播的入射在倾斜表面5015a上的光可以反射以便射出波导5015(例如，波导5015的主表面，例如，波导5015的底部)，并且被引导在空间光调制器5025上。补偿层5016可以设置在倾斜表面5015a及其上的转向特征之上。对于一些设计，补偿层5016可以包括与用于波导5015的材料相同或者类似材料(例如，塑料、玻璃或其组合)。补偿层5016可以减小倾斜表面5015a的折射对穿过波导5015的光的影响。补偿层5016可以重引导在从空间光调制器5025反射时穿过波导5015的从空间光调制器5025反射的光，其否则将会由倾斜表面5015a弯曲。
继续参考图32，显示设备5000可以包括至少一个空间光调制器5025，诸如包括可以独立调制以形成图像的像素阵列的液晶空间光调制器。空间光调制器5025可以相对于波导5015设置以接收从波导5015射出的具有某个偏振状态(例如s偏振状态)的光5020。例如，入射在倾斜表面5015a上的具有期望(第一)偏振状态(例如，s偏振状态)的光可以以某一角度转向并且引导，使得光既不被引导在波导5015中也不另外被引导出波导5015的主表面(诸如波导5015的底面)并且到空间光调制器5025上。空间光调制器5025可以电气耦合到被配置为驱动空间光调制器5025从而调制光5020的电子装置。例如，对于调制偏振的某些空间光调制器，取决于像素的状态，空间光调制器5025可以接收具有第一偏振状态(例如，s偏振状态)的光5020并且输出具有第一或者第二偏振状态(例如，p偏振状态)的光。
未被引导出波导5015并且到空间光调制器5025的光，例如不具有期望第一偏振状态(例如，s偏振状态)的光，可以继续传播通过波导5015。该光可以不由倾斜表面5015a反射出波导5015。
然而，如本文所描述的，显示设备5000可以包括光再循环系统，该光再循环系统包括被配置为将具有第二偏振状态(例如，p偏振状态)的光5012转换为具有第一偏振状态(例如，s偏振状态)的光5035的元件5030a和5030b。在图32中，光再循环系统包括反射元件5030a和偏振转换器元件5030b。如在图32中所图示的，反射元件5030a可以相对于波导5015的边缘而设置，以经由波导5015的主表面(诸如波导5015的底部)来反射未射出到空间光调制器5025的光5012。波导5015的边缘可以包括与光发射器5010相对的边缘。反射元件5030a可以与波导5015的表面边缘集成或者可以附接到波导5015的边缘。反射元件5030a可以被配置为将否则可以逸出波导5015的边缘的光反射回其中。反射元件5030a可以包括各种反射元件，包括在本文中其他地方所描述的各种反射元件。反射元件可以包括金属化或者反射介电涂层诸如包括一个或多个介电层的涂层，诸如多层干涉涂层。在一些示例中，反射元件5030a可以具有包括曲率的表面(诸如凹面)，其可以是例如球面的至少一部分、抛物面的至少一部分等。在一些示例中，反射元件5030a可以具有平坦的表面。反射元件5030a可以包括反射镜，诸如准直反射镜。例如，反射元件5030a可以包括球面反射镜(例如，具有球面形状的至少一部分的反射镜)或者抛物面反射镜(例如，具有抛物面形状的至少一部分的反射镜)。在一些实施例中，反射元件5030a可以包括衍射光学元件，诸如光栅、全息光学元件、或者另一类型的反射表面。在一些实例中，衍射光学元件、光栅、全息光学元件或其他结构可以在平面上。
如在图32中所示，光再循环系统还可以包括偏振转换器元件5030b，该偏振转换器元件5030b相对于反射元件5030a设置以接收由反射元件5030a反射和/或准直的光并且将具有第二偏振状态(例如，p偏振状态)的光转换为具有第一偏振状态(例如，s偏振状态)的光。偏振转换器元件5030b可以包括旋转线偏振光的取向的偏振旋转器。偏振旋转器可以将垂直偏振光转换为水平偏振光，或者反之亦然，或者将p偏振光旋转为s偏振光或者反之亦然。偏振旋转器可以包括例如延迟器，诸如四分之一波延迟器。在一些情况下，两次穿过四分之一波延迟器引入在正交偏振之间的延迟的180°并且具有旋转线偏振光的效果。因此，再循环光可以在波导5015内传播回来作为具有第一偏振状态(s偏振状态)的光5035，并且射出波导5015(例如，经由转向元件)到空间光调制器5025，改进了显示设备5000的效率。
虽然上文引用基于液晶的空间光调制器5025，但是空间光调制器5025可以包括其他类型的空间光调制器，诸如数字光处理(DLP)设备或者电子纸设备，其还可以包括可以调制以形成图像的一个或多个像素。在一些实施例中，空间光调制器5025可以包括被配置为反射并且调制入射在其上的光的反射空间光调制器。在一些实施例中，空间光调制器5025可以包括被配置为调制透射通过空间光调制器的光的透射空间光调制器。
图33图示了包含以再循环光的光再循环系统的显示设备的另一示例。类似于图32，显示设备5100可以包括：一个或多个光发射器5110(在下文中称为“光发射器5110”)，其被配置为发射具有超过一个偏振状态的光；以及光转向元件或者波导5115，其被配置为接收光并且将波导5115的主表面(诸如波导5115的底或后表面)的具有第一偏振状态(例如，s偏振状态)的光射出到空间光调制器5125。光再循环系统可以包括相对于波导5115的边缘而设置以反射未射出到空间光调制器5125的光的反射元件5130a。
在一些这样的示例中，光发射器5110可以相对于反射元件5130a而定位，以将光注入到波导5115的边缘中(可能地偏离中心，例如，邻近波导5115的边角)。波导5115的边缘可以包括与反射元件5130a相对的边缘。如上文所讨论的，反射元件5130a可以包括弯曲表面。例如，反射元件5130a可以包括球面反射镜。(一个或多个)光发射器5110可以在球面反射镜(例如，反射元件5130a)的焦点处或附近而定位。如在图33中所示，反射元件5130a可以被配置为反射和/或准直反射光。反射光可以被引导到远离光发射器5110的位置的位置，并且如所图示的，可以最终入射在光发射器5110下面的位置上。光再循环系统还可以包括偏振旋转器，诸如四分之一波延迟器5130b和第二反射元件5130c，该第二反射元件5130c相对于四分之一波延迟器5130b而设置，以通过四分之一波延迟器5130b将从四分之一波延迟器5130b入射在反射元件5130c上的光反射回来。在一些情况下，穿过四分之一波延迟器5130b的一对可以引入正交偏振部件之间的相位的180°，从而旋转线偏振光。四分之一波延迟器5130b和第二反射元件5130c可以设置在与第一反射元件5130a相对的波导5115的边缘处和/或在从第一反射元件5130a反射的光最终到达的位置处(例如，在光发射器510下面的位置处)。四分之一波延迟器5130b可以是透射的并且因此被配置为允许由第一反射元件5130a反射的光传递到第二反射元件5130c。第二反射元件5130c可以被配置为将光反射回到四分之一波延迟器5130b。在一些实施例中，第二反射元件5130c可以包括反射涂层，诸如反射镜涂层。在穿过四分之一波延迟器5130b两次时，具有第二偏振状态(例如，p偏振状态)的光5113可以转换为具有第一偏振状态(例如，s偏振状态)的再循环光5135。
四分之一波长延迟器5130b可以是双折射材料(例如石英)，该双折射材料被确定尺寸并且被取向以便提供正交线性偏振之间的相位延迟的四分之一波或者将一个分量相对于另一分量延迟四分之一波长。在已经穿过四分之一波延迟器5130b之后，线偏振光可以转向到朝向反射元件5130c传播的圆偏振状态。
反射元件5130c可以朝向四分之一波延迟器5130b将光反射回来，同时改变其偏振的旋向性。在一些实施例中，反射元件5130c可以由数层介电材料制成。类似地，反射元件5130c可以调谐至来自光发射器5110的光的波长并且因此可以利于增加的反射率。
在第二次穿过四分之一波延迟器5130b时，光可以从圆偏振改变回到线性偏振，但是现在具有旋转的线偏振状态(例如，s偏振状态)。再循环光可以在波导5115内传播回来作为具有期望第一偏振状态的再循环光5135并且射出波导5115(例如，经由转向特征)到空间光调制器5125，改进了显示设备5100的效率。
如本文所描述的，波导5115可以用作将具有某个偏振状态的光反射到空间光调制器5125的偏振分束器。在一些示例中，波导5115可以具有反射具有第一偏振状态(例如，s偏振状态)的光并且透射具有第二偏振状态(例如，p偏振状态)的光5140的倾斜表面5115a(例如，其可以包括转向特征)。如上文所讨论的，补偿层5116可以设置在倾斜表面5115a上。如所图示的，光再循环系统包括被设置为接收从第一反射元件5130a反射的准直光的第三反射元件5130d。反射元件5130d可以相对于波导5115的边缘(例如，与反射元件5130a相对的补偿层5116的边缘)而设置。在一些实施例中，反射元件5130d可以包括与反射元件5130c相同或者类似的材料。例如，反射元件5130d可以包括反射镜涂层。反射元件5130d可以被配置为将由倾斜表面5115a透射的光5140(诸如具有第二偏振状态(例如，p偏振状态)的光)反射回到波导5115中作为光5145。从反射元件5130d反射的该光可以具有第二偏振状态(例如，p偏振状态)并且可以再次通过第一反射元件5130a反射到四分之一波延迟器5130b。该光可以通过四分之一波延迟器5130b继续到与其相关联的第二反射元件5130c，并且再次通过四分之一波延迟器5130b反射，从而旋转偏振状态。因此，例如，引导到四分之一波延迟器5130b的光可以旋转到可以在从倾斜表面5115a反射时射出波导5115的偏振状态(例如，s偏振状态)。例如，具有第二偏振状态(例如，p偏振状态)的线偏振光被转换为具有第一偏振状态(例如，s偏振状态)的再循环光5135(例如，通过光再循环系统的其他部件，诸如反射元件5130a、反射元件5130b、四分之一波延迟器5130b和反射元件5130c)。该光再次从第一反射元件5130a反射到倾斜表面5115a，该倾斜表面5115a选择性地反射第一偏振状态(例如，s偏振状态)。具有第一偏振状态(例如，s偏振状态)的再循环光5135可以然后射出波导5115(例如，经由倾斜表面上的转向元件)到空间光调制器5125，改进了显示设备5100的效率。
图34图示了包含光再循环系统来再循环光的显示设备的另一示例。类似于图32和33，显示设备5200可以包括：一个或多个光发射器5210(在下文中称为“光发射器5210”)，其被配置为发射超过一个偏振状态的光；以及波导5215，其被配置为接收光5212并且射出具有第一偏振状态(例如，s偏振状态)的光5220到空间光调制器5225。光再循环系统可以包括相对于波导5215的边缘而设置以反射从光发射器5210接收到的光的反射元件5230a。
如本文所描述的，波导5215可以作将具有某个偏振状态(例如，s偏振状态)的光5220反射到空间光调制器5225的偏振分束器。在一些示例中，波导5215可以具有倾斜表面5215a(例如，其可以包括转向元件)，以反射具有第一偏振状态(例如，s偏振状态)的光5220并且透射具有第二偏振状态(例如p偏振状态)的光5240。因此，具有第一偏振状态(例如，s偏振状态)的来自光发射器5210并且由第一反射元件5230a反射到倾斜表面5215a的光被朝向空间光调制器5225而反射。该光可以从空间光调制器5225反射并且穿过波导5215和倾斜表面5215a。特别地，具有第二偏振状态(例如，p偏振状态)的光(例如，具有由空间光调制器5225的选择性像素旋转的偏振的光)可以穿过波导5215和倾斜表面5215a。补偿层5216可以设置在如上文所描述的倾斜表面5215a上以抵抗另外由倾斜表面5215a引起的折射。
为了改进光使用效率，光再循环系统还可以包括偏振旋转器，诸如半波延迟器5230b。半波延迟器5230b可以相对于波导5215的边缘而设置，例如，在与反射元件5230a相对的补偿层5216的边缘上或附近。在一些设计中，半波延迟器5230b可以是透射的并且从而被配置为允许由倾斜表面5215a透射的光5240传递到第二光转向元件或者波导5245。半波延迟器5230b还可以被配置为将具有第二偏振状态(例如，p偏振状态)的光5240转换为具有第一偏振状态(例如，s偏振状态)的光5250。具有第一偏振状态(例如，s偏振状态)的再循环光5250可以然后从第二波导5245(例如，经由转向元件)射出到第二空间光调制器5260，进一步改进了设备的效率。例如，第二波导5245可以用作如本文所描述的偏振分束器。第二波导5245可以包括将具有第一偏振状态(例如，s偏振状态)的光5255反射到第二空间光调制器5260的倾斜表面5245a(例如，其可以包括转向元件)。类似地，第二波导5245可以包括第二光学补偿层5246以抵抗另外由倾斜表面5245a引起的折射。
如所图示的，在图34中示出的设计中，光发射器5210和半波延迟器5230b被设置在两个波导5215与5245之间。其他配置是可能的。
虽然图32-34示出有具有倾斜表面5015a、5115a、5215a的波导5015、5115、5215，但是包括光再循环系统的各种实施例可以包含在具有基本上平坦表面的波导中。例如，图35和36图示了两个这样的示例。在一些这样的实施例中，显示设备5300、5400可以包括：至少一个光发射器5310、5410，其被配置为反射具有超过一个偏振状态的光5312、5412；以及波导5315、5415，其被配置为接收光5312、5412。波导5315、5415可以射出具有第一偏振状态(例如，s偏振状态)的光5320、5420到空间光调制器5325、5425。
在各种实施例中，设备5300、5400可以包括一个或多个转向元件5327、5427a，该一个或多个转向元件5327、5427a相对于波导5315、5415(例如，在波导表面5315a、5415a上或附近)而设置，以将在波导5315、5415内引导的光转向出波导5315、5415并且到空间光调制器5325、5425。转向元件5327、5427a可以包括被配置为将在波导5315、5415内引导的光5320、5420重引导出波导5315、5415的一个或多个转向特征。转向元件5327、5427a可以包括被配置为将具有第一偏振状态(例如，s偏振状态)的光5320、5420射出波导5315、5415的一个或多个纳米结构或者微结构。转向元件可以包括例如一个或多个衍射光学元件，诸如光栅、全息光学元件、或其他结构。
在一些实施例中，转向元件可以包括偏振敏感转向元件。偏振敏感转向元件可以包括偏振敏感微结构或纳米结构。偏振敏感转向元件可以包括光栅(例如，高度敏感的)、衍射光学元件、全息光学元件等。如在图35中所图示的，一些这样的纳米结构或者光栅可以将具有第一偏振状态(例如，s偏振状态)的光5320引导到空间光调制器5325，而具有第二偏振状态(例如，p偏振状态)的光5322可以继续通过波导5315传播。例如，由纳米结构或者光栅转向的具有偏振(例如，第一偏振状态)的光可以朝向空间光调制器5325耦出和/或反射，而未由纳米结构或者光栅转向的具有偏振(例如，第二偏振状态)的光可以继续通过波导5315传播。
在一些实施例中，如图36图示，纳米结构或者光栅可以不包括偏振敏感纳米结构或者光栅。在一些这样的实施例中，设备5400还可以包括在波导5415(例如，在波导表面5415a上或邻近波导表面5415a)与一个或多个纳米结构或者光栅(例如，5427a)之间设置的线栅5427b。
线栅5427b可以转向到由光发射器5410产生的光的波长，以便反射具有特定偏振状态的光并且透射具有另一偏振状态的光。例如，如在图36中所图示的，线栅5427b可以被配置为将具有第一偏振状态(例如，s偏振状态)的光5420透射到一个或多个纳米结构或者光栅(例如，5427a)，并且反射具有第二偏振状态(例如，p偏振状态)的光5422。纳米结构或者光栅(例如，5427a)可以然后将具有第一偏振状态(例如，s偏振状态)的光5420引导到空间光调制器5425，而具有第二偏振状态(例如，p偏振状态)的光5422可以继续通过波导5415传播。
在图35和36中，各种实施例可以包含光再循环系统以将通过波导5315、5415传播的具有第二偏振状态(例如，p偏振状态)的光5322、5422转换为具有第一偏振状态(例如，s偏振状态)的光5335、5435。光再循环系统可以包括反射元件5330a、5430a和四分之一波延迟器5330b、5430b。
四分之一波延迟器5330b、5430b可以是透射的并且相对于反射元件5330a、5430a的边缘而设置以允许到达波导5315、5415的边缘的未射出到空间光调制器5325、5425的光，在经历正交偏振状态之间的90°相移之后，传递到反射元件5330a、5430a。反射元件5330a、5430a可以被配置为将光反射回到四分之一波延迟器5330b、5430b。如相对于图3所描述的，在穿过四分之一波延迟器5330b、5430b两次时，光5322、5422经历正交偏振状态之间的180°相移。因此，第二偏振状态(例如，p偏振状态)可以转换为具有第一偏振状态(例如，s偏振状态)的光5335、5435。具有第一偏振状态(例如，s偏振状态)的一些这样的再循环光5335、5435可以在波导5315、5415内传播回来，并且射出波导5315、5415(例如，经由转向元件)。取代具有第二偏振状态(例如，p偏振状态)的未使用的光，具有第二偏振状态(例如，p偏振状态)的光可以被转换为这样的具有第一偏振状态(例如，s偏振状态)的光：其可以被引导到空间光调制器5325、5425并且由空间光调制器5325、5425使用以有助于产生图像，从而改进了设备的效率。
如在图35和36中所示，一些实施例还可以包括波导5315、5415与空间光调制器5325、5425之间的偏振器5350、5450。这样的偏振器5350、5450可以用于根据在偏振光上操作的空间光调制器5325、5425产生强度图像，选择性地调制偏振状态。偏振器5350、5450可以透射一个线性偏振状态并且衰减另一偏振状态，使得空间光调制器5325、5425通过在逐像素基础上选择性地控制偏振状态，具有在逐像素基础上控制强度的效果。
如在本文中相对于图32-36所描述的，各种设计可以包括光再循环系统，以改进设备的光使用效率。相对于本文所描述的其他设备所描述的各种特征可以与包括光再循环系统的设备的任何特征或特征的组合合并。另外，本文所描述的示例光再循环系统或者任何特征或其组合可以并入在本文所描述的其他设计中的任一个中或者与本文所描述的任何其他设计的任何特征或特征的组合或与之组合。
图37图示了具有偏转光以便耦合到波导1412中的耦入元件1654的照明设备1400，其中，耦入元件1654平行于耦入表面1652和最接近于空间光调制器1408的表面。耦入元件1654可以包括衍射光栅或者其他衍射光学元件。在一些设计中，耦入元件1654是反射的并且可以包括例如介电涂层(例如，干涉涂层)。耦入元件1654还可以包括微和/或纳米棱镜结构。如在图37中所图示的，光发射器1650在耦入表面1652处将光注入到波导1412中。光的至少一部分(例如，某种偏振的光)被偏转(例如，衍射、反射等)。光可以经由TIR传播通过波导142。该波导1412可以包括平面波导。波导1412还包括光转向特征1416，该光转向特征1416被设置为接收通过TIR在波导内传播的光并且射出入射在其上的光中的至少一些。光转向特征1416被配置为朝向空间光调制器1408射出光1663。空间光调制器1408可以与光转向特征1416相对设置以便接收由光转向特征1416射出的光。如所示，出射光1663可以由空间光调制器1408反射(例如，在反射模式中)。在一些实施例(例如，透射模式)中，出射光1663可以至少部分地透射通过空间光调制器1408。如在图37中所示，调制光1665可以朝向输出区域1436通过波导1412传播。
如本文所公开的，偏振分束器和照明系统可以具有各种应用。例如，这样的分束器和照明系统可以在增强现实显示设备中一起操作。照明系统可以被配置为与目镜光学通信。在一些实施方式中，目镜可以包括在用户的视野中设置的一个或多个波导。如本文所描述的，当眼睛看着目镜时，图像可以呈现给用户的眼睛。在某种实施方式中，目镜包括波导堆叠，但是诸如本文所描述的偏振分束器和照明系统的使用不应当是这样有限的。图38示出了耦合到目镜并且特别地耦合到目镜中的波导堆叠166的示例照明系统1000。照明系统1000可以包括本文所描述的照明系统的任何一个或多个特征。附加地或者可选地，波导堆叠166可以包括相对于波导、波导堆叠(例如，相对于图9A-9C)或者目镜所描述的一个或多个特征。透射光132可以由一个或多个耦入光学元件144、146、148接收。照明系统1000可以与波导堆叠166光学通信(例如，沿着光轴设置)。在一些实施方式中，照明系统1000可以被配置为邻接波导堆叠166的一个或多个元件或者可以与其分开。例如，折射光学元件118可以邻接波导158和/或耦入光学元件148的表面。然而，不要求邻接。照明系统1000可以被配置为将光(例如，透射光132)引导到波导堆叠166中。在一些实施例中，透射光132可以经由波导(例如，光纤)在照明系统1000与波导堆叠166之间传播。透射光132可以通过偏振分束器104与波导堆叠166之间的透射介质(例如，塑料、玻璃、空气等)传播。其他变型是可能的。
一个或多个耦入光学元件144、146、148可以被配置为将光耦合到对应的波导154、156、158中。在一些实施例中，一个或多个耦入光学元件144、146、148可以被配置为耦合具有特定波长的光(例如，红色、蓝色、绿色等)。附加地或者可选地，在某些实施方式中，一个或多个耦入光学元件144、146、148可以被配置为耦合对应深度平面的光(参见例如图6)。照明模块102可以对应于本文所描述的其他元件，诸如光模块540(图6)。偏振分束器104可以对应于本文所描述的其他元件，诸如分束器550(图6)。
因此，本文中所描述的光源和照明模块可以在有或没有偏振分束器和/或楔形波导的情况下用于照射空间光调制器，以产生引导到目镜并且显示给观察者的图像。这样的系统(以及子系统和部件)的各种各样的变型是可能的。
同样地，关于本文中的照明模块、偏振分束器、楔形波导、光积分器、组合或其部件而所讨论的任何特点或者特征可以适用于诸如结合目镜或者显示器(诸如增强或者虚拟现实显示器)在本文中其他地方所讨论的结构和概念。类似地，关于目镜或者显示器(诸如增强或者虚拟现实显示器、头戴式显示器)、其部件或本文中讨论的任何组合的任何特点、特征或者概念可以适用于本文所描述的其他结构、特征或者概念，诸如照明模块、偏振分束器、楔形波导、光积分器、组合和/或其部件。因此，本申请中所讨论的任何特点或者特征可以适用于在本文中其他地方所讨论的其他结构和概念。
示例方面
示例
示例章节I
1.一种被配置为将光投射到用户的眼睛以将增强现实图像内容显示在所述用户的视场中的头戴式显示系统，所述头戴式显示系统包括：
框架，其被配置为支撑在所述用户的头部上；
目镜，其被设置在所述框架上，所述目镜的至少一部分是透明的并且当所述用户穿戴所述头戴式显示器时被设置在所述用户的眼睛前面的位置处，使得所述透明部分将光从所述用户前面的环境透射到所述用户的眼睛以提供所述用户前面的所述环境的视图，所述目镜包括被设置为将光引导到所述用户的眼睛中的一个或多个波导，
光源，其被配置为发射光；
楔形光转向元件，包括：
第一表面，其平行于轴；
第二表面，其与所述第一表面相对并且相对于所述轴倾斜楔角α；
在所述第一表面与所述第二表面之间的光输入表面，其被配置为接收从光源发射的光；以及
端反射器，其被设置在与所述光输入表面相对的一侧；
所述楔形光转向元件的第二表面是倾斜的，使得所述光输入表面的高度小于与所述光输入表面相对的端反射器的高度，并且使得耦合到所述楔形光转向元件中的光由所述端反射器反射并且通过所述第二表面被朝向所述第一表面重引导，
空间光调制器，其相对于所述楔形光转向元件而设置，以接收从所述楔形光转向元件射出的所述光并且调制所述光，
其中，所述楔形光转向元件和所述空间光调制器相对于所述目镜而设置，以将调制光引导到所述目镜的所述一个或多个波导中，使得所述调制光被引导到所述用户的眼睛中以在其中形成图像。
2.根据示例1所述的系统，其中，所述楔形光转向元件包括在所述第二表面上的偏振选择性元件，所述偏振选择性元件被配置为朝向所述第一表面重引导由所述端反射器反射的光。
3.根据示例1或2所述的系统，其中，所述偏振选择性元件包括液晶。
4.根据示例1至3中的任一项所述的系统，其中，所述偏振选择性元件包括胆甾型液晶。
5.根据示例1至4中的任一项所述的系统，其中，所述偏振选择性元件包括液晶光栅。
6.根据示例1至5中的任一项所述的系统，其中，所述偏振选择性元件包括包含胆甾型液晶光栅的胆甾型液晶。
7.根据示例1至6中的任一项所述的系统，其中，所述偏振选择性元件包括多层液晶，不同液晶层被配置为衍射不同波长，使得不同波长的光朝向所述第一表面引导。
8.根据示例1至7中的任一项所述的系统，其中，所述偏振选择性元件包括多层胆甾型液晶，不同胆甾型液晶层被配置为衍射不同颜色，使得光的不同颜色朝向所述第一表面引导。
9.根据示例1所述的系统，其中，所述楔形光转向元件包括被设置在所述第二表面上的多个转向特征，所述多个转向特征被配置为朝向所述第一表面重引导由所述端反射器反射的光。
10.根据示例9所述的系统，其中，所述多个转向特征包括偏振选择性元件。
11.根据示例10所述的系统，其中，所述偏振选择性元件包括薄膜、介电涂层或线栅。
12.根据示例9或10中的任一项所述的系统，其中，所述多个转向特征被配置为朝向所述空间光调制器重引导具有第一偏振状态的通过所述光输入表面接收到的光的一部分。
13.根据示例12所述的系统，其中，所述楔形光转向元件被配置为透射具有第二偏振状态的从所述空间光调制器反射的光的一部分。
14.根据示例10-13中的任一项所述的系统，其中，所述多个转向特征包括棱镜转向特征。
15.根据示例10-14中的任一项所述的系统，其中，转向特征包括第一和第二部分，所述第一部分在其上具有反射涂层并且所述第二部分不具有所述反射涂层。
16.根据示例15所述的系统，其中，所述第一和第二部分包括第一和第二面(facet)。
17.根据示例15-16中的任一项所述的系统，其中，所述反射涂层可以包括介电反射涂层。
18.根据示例15-16中的任一项所述的系统，其中，所述反射涂层可以包括偏振涂层。
19.根据示例10-17中的任一项所述的系统，其中，所述转向特征具有弯曲表面。
20.根据示例10-18中的任一项所述的系统，其中，所述多个转向特征被成形为具有正屈光力。
21.根据示例10-18中的任一项所述的系统，其中，所述多个转向特征被成形为具有负屈光力。
22.根据示例10-12中的任一项所述的系统，其中，所述多个转向特征具有20至200微米的节距。
23.根据示例1-22中的任一项所述的系统，其中，所述端反射器包括弯曲反射器。
24.根据示例23所述的系统，其中，所述端反射器包括球面或抛物面反射镜。
25.根据示例1-22中的任一项所述的系统，其中，所述端反射器包括包含包括一个或多个全息图的反射全息结构。
26.根据示例1-22中的任一项所述的系统，其中，所述端反射器被配置为对来自所述光源的光进行准直并且将所述准直光引导到所述第二表面。
27.根据示例1-26中的任一项所述的系统，其中，所述空间光调制器为反射空间光调制器，并且所述楔形光转向元件被配置为通过其透射从所述空间光调制器反射的光。
28.根据示例1-27中的任一项所述的系统，还包括被设置在光转向元件上的折射光学元件，其被配置为补偿另外由所述楔形光转向元件引起的折射。
29.根据示例28所述的系统，其中，所述折射光学元件具有补充所述楔形光转向元件以便减少来自所述楔形光转向元件的所述第二表面的光的弯曲的形状。
30.根据示例28或29中的任一项所述的系统，其中，所述折射光学元件具有楔形形状。
31.根据示例28至30中的任一项所述的系统，还包括偏振选择性部件，其被设置在所述折射光学元件上。
32.根据示例28至31中的任一项所述的系统，其中，所述折射光学元件具有与所述楔形光转向元件的所述第一表面相对的表面，并且与所述楔形光转向元件的所述第一表面相对的所述表面在其上具有抗反射涂层。
33.根据示例1-32中的任一项所述的系统，其中，所述光输入表面在其上包括抗反射涂层。
34.根据示例28至33中的任一项所述的系统，其中，所述折射光学元件具有与所述端反射器相对的表面，并且与所述端反射器相对的表面在其上具有吸收涂层。
35.根据示例1-34中的任一项所述的系统，其中，所述楔角α在约15度与约45度之间。
36.根据示例1-35中的任一项所述的系统，其中，所述光源相对于所述输入表面而设置，使得通过所述输入表面耦合到所述楔形光转向元件中的来自所述源的光被所述端反射器反射并且在相对于所述第一表面的法线的约10度之间的角范围内朝向所述第一表面由所述多个转向特征重引导。
37.根据示例1-36中的任一项所述的系统，其中，所述楔形光转向元件包括波导，来自所述光源的光从至少所述第一表面全内反射。
38.根据示例1-37中的任一项所述的系统，其中，所述端反射器被配置为对入射在其上的来自所述发射器的光进行准直。
39.根据示例1-38中的任一项所述的系统，其中，光输入表面在其上包括转向特征以重引导来自所述光源的光。
40.根据示例1-39中的任一项所述的系统，其中，光输入表面正交于所述轴。
41.根据示例1-40中的任一项所述的系统，其中，光输入表面正交于所述轴而倾斜。
42.根据示例1-41中的任一项所述的系统，其中，所述光源具有输出面，并且空气间隙被设置在所述光源的所述输出面的至少一部分与所述楔形光转向元件的所述光输入表面之间。
43.根据示例1-42中的任一项所述的系统，其中，所述光源具有输出面，并且所述光源的所述输出面的至少一部分接触所述楔形光转向元件的所述光输入表面。
44.根据示例1-43中的任一项所述的系统，其中，还包括偏转器，其被配置为偏转通过所述光输入表面从所述光源输入的光。
45.根据示例1-44中的任一项所述的系统，其中，所述光源经由光纤与所述楔形光转向元件的光输入表面光学通信。
46.根据示例1-45中的任一项所述的系统，其中，所述光源包括激光器或者LED中的至少一个。
47.根据示例1-46中的任一项所述的系统，其中，所述光源被配置为通过所述光输入表面至少将红、绿和蓝光递送到所述楔形光转向元件中。
48.根据示例1-47中的任一项所述的系统，其中，所述光源包括配置为输出光发多个发射器或者照明模块。
49.根据示例1-48中的任一项所述的系统，其中，所述多个发射器或者照明模块各自发射不同颜色光。
50.根据示例1-49中的任一项所述的系统，其中，不同颜色光包括红色光、绿色光和蓝色光。
51.根据示例1-50中的任一项所述的系统，其中，所述光源包括被配置为输出光的两个发射器或者两个照明模块。
52.根据示例1-50中的任一项所述的系统，其中，所述光源包括被配置为输出光的三个发射器。
53.根据示例1-52中的任一项所述的系统，其中，所述楔形光转向元件和所述一个或多个波导具有沿着平行于所述轴的方向的长度，并且所述楔形光转向元件的长度小于1/3所述一个或多个波导的长度。
54.根据示例1-53中的任一项所述的系统，其中，所述楔形光转向元件具有沿着平行于所述轴的方向的长度，并且所述长度小于10mm。
55.根据示例1-54中的任一项所述的系统，其中，所述目镜中的所述一个或多个波导包括一个或多个耦入光学元件，并且所述楔形光转向元件和空间光调制器相对于所述一个或多个耦入光学元件而设置，以在其中引导来自所述空间光调制器的光。
示例章节II
1.一种光学设备，包括：
楔形光转向元件，包括：
第一表面，其平行于水平轴；
第二表面，其与所述第一表面相对并且相对于所述水平轴倾斜楔角α；
在所述第一表面与所述第二表面之间的光输入表面，其被配置为接收从光源发射的光；
端反射器，其被设置在与所述光输入表面相对的一侧；以及
多个光转向特征，其被设置在所述第二表面上，
其中，所述第二表面倾斜，使得所述光输入表面的高度小于与所述光输入表面相对反射的一侧的高度，以及
其中，耦合到所述楔形光转向元件中的光由所述端反射器反射并且朝向所述第一表面由所述多个转向特征重引导。
2.根据示例1所述的光学设备，其中，所述多个转向特征包括偏振选择性元件。
3.根据示例2所述的光学设备，其中，所述偏振选择性元件包括薄膜、介电涂层或线栅。
4.根据示例1-3中的任一项所述的光学设备，其中，所述端反射器包括被配置为沿着平行于所述水平轴的方向重引导通过所述光输入表面接收到的光的球面或抛物面反射镜。
5.根据示例1-3中的任一项所述的光学设备，其中，所述端反射器包括包含一个或多个全息图的反射全息结构。
6.根据示例1-5中的任一项所述的光学设备，还包括空间光调制器，其相对于所述第一表面设置，使得通过所述输入表面耦合到所述楔形光转向元件中的光由所述端反射器反射并且朝向所述第一表面由所述多个转向特征重引导并且到所述空间光调制器。
7.根据示例16中的任一项所述的光学设备，其中，所述多个转向特征被配置为朝向所述空间光调制器重引导具有第一偏振状态的通过所述光输入表面接收到的光的一部分。
8.根据示例1-7中的任一项所述的光学设备，其中，所述多个转向特征被配置为透射具有第二偏振状态的从所述空间光调制器反射的光的一部分。
9.根据示例1-8中的任一项所述的光学设备，还包括折射光学元件，其被设置在所述光转向元件上。
10.根据示例9所述的光学设备，还包括偏振选择性部件，其被设置在所述折射光学元件上。
11.根据示例1-10中的任一项所述的光学设备，其中，所述楔角α在约15度与约45度之间。
12.根据示例1-11中的任一项所述的光学设备，进一步包括相对于所述输入表面设置的所述光源，使得通过所述输入表面耦合到所述楔形光转向元件中的来自所述源的光由所述端反射器反射并且在相对于所述第一表面的法线的约10度之间的角范围内朝向所述第一表面由所述多个转向特征重引导。
13.根据示例1-12中的任一项所述的光学设备，其中，所述端反射器被配置为对入射在其上的来自所述发射器的光进行准直。
示例章节III
1.一种显示设备，包括：
一个或多个光发射器，其被配置为发射具有超过一个偏振状态的光；
波导，其相对于所述一个或多个光发射器设置，以从所述一个或多个光发射器接收光，使得所述光中的至少一些在其中通过全内反射引导，所述波导被配置为将具有第一偏振状态的光射出所述波导；
空间光调制器，其相对于所述波导设置以接收从所述波导射出的所述光并且调制所述光；以及
光再循环系统，其被配置为将具有第二偏振状态的光转换为具有所述第一偏振状态的光。
2.根据示例1所述的显示设备，其中，所述光再循环系统包括反射元件，其相对于所述波导的边缘而设置以反射未射出到所述空间光调制器的光。
3.根据示例2所述的显示设备，其中，所述光再循环系统包括相对于所述反射元件设置以允许未射出到所述空间光调制器的光传递到所述反射元件的四分之一波延迟器，其中，所述反射元件被配置为将光反射回到所述四分之一波延迟器，使得具有所述第二偏振状态的光被转换为具有所述第一偏振状态的光。
4.根据示例1-3中的任一项所述的显示设备，还包括一个或多个转向元件，其相对于所述波导设置以将在所述波导内引导的光转向出所述波导并且到所述空间光调制器。
5.根据示例4所述的显示设备，其中，所述一个或多个转向元件包括一个或多个转向特征，所述转向特征被配置为将在所述波导内引导的光重引导出所述波导。
6.根据示例4或5所述的显示设备，其中，所述一个或多个转向元件包括一个或多个微结构或者纳米结构，其被配置为将具有所述第一偏振状态的光出射出所述波导。
7.根据示例6所述的显示设备，还包括线栅，其被设置在所述波导与所述一个或多个微结构或者纳米结构之间，其中，所述线栅被配置为将具有所述第一偏振状态的光透射到所述一个或多个微结构或者纳米结构并且反射具有所述第二偏振状态的光。
8.根据示例6或7所述的显示设备，其中，所述一个或多个微结构或者纳米结构包括一个或多个衍射光学元件或者全息光学元件。
9.根据示例2所述的显示设备，其中，所述波导包括将具有所述第一偏振状态的光反射到所述空间光调制器并且透射具有所述第二偏振状态的光的倾斜表面。
10.根据示例9所述的显示设备，其中，所述光再循环系统包括偏振转换器元件，所述偏振转换器元件相对于所述反射元件设置以接收由所述反射元件反射的光并且将具有所述第二偏振状态的光转换为具有所述第一偏振状态的光。
11.根据示例9所述的显示设备，其中，所述光再循环系统包括四分之一波延迟器，所述四分之一波延迟器相对于所述反射元件设置以允许由所述反射元件反射的光传递到被配置为将光反射回到所述四分之一波延迟器的第二反射元件，其中，具有所述第二偏振状态的光被转换为具有所述第一偏振状态的光。
12.根据示例11所述的显示设备，其中，所述一个或多个光发射器被设置在相对于所述波导的位置处，并且所述反射元件被配置为将光反射远离所述一个或多个光发射器的位置。
13.根据示例11或12所述的显示设备，其中，所述第二反射元件包括反射涂层。
14.根据示例11-13中的任一项所述的显示设备，其中，所述光再循环系统还包括另一反射元件，其相对于所述波导的另一边缘而设置以反射由所述倾斜表面透射的光。
15.根据示例14所述的显示设备，其中，所述另一反射元件包括反射涂层。
16.根据示例9所述的显示设备，还包括第二波导，其中，所述光再循环系统还包括被配置为允许由所述倾斜表面透射的光传递到所述第二波导的半波延迟器，其中，所述半波延迟器被配置为将具有所述第二偏振状态的光转换为具有所述第一偏振状态的光。
17.根据示例16所述的显示设备，还包括第二空间光调制器，其中，所述第二波导被配置为将具有所述第一偏振状态的光射出到所述第二空间光调制器。
18.根据示例17所述的显示设备，其中，所述第二波导包括将具有所述第一偏振状态的光反射到所述第二空间光调制器的第二倾斜表面。
19.根据示例16-18中的任一项所述的显示设备，其中，所述半波延迟器被设置在所述第一波导与第二波导之间。
20.根据示例9-19中的任一项所述的显示设备，其中，所述反射元件包括曲率。
21.根据示例20所述的显示设备，其中，所述反射元件包括球面反射镜。
22.根据示例9-19中的任一项所述的显示设备，其中，所述反射元件包括全息光学元件。
23.根据示例9-22中的任一项所述的显示设备，其中，所述波导包括一个或多个转向元件，所述转向元件被配置为将在所述波导内引导的光转向出所述波导并且到所述空间光调制器。
24.根据示例23所述的显示设备，其中，所述一个或多个转向元件包括一个或多个转向特征，所述转向特征被配置为将在所述波导内引导的光重引导出所述波导。
25.根据示例23或24所述的显示设备，其中，所述一个或多个转向元件包括一个或多个微结构。
26.根据示例25所述的显示设备，其中，所述一个或多个微结构包括一个或多个微棱镜上的介电涂层。
27.根据示例25所述的显示设备，其中，所述一个或多个微结构包括线栅。
28.根据示例1-27中的任一项所述的显示设备，其中，所述一个或多个光发射器包括一个或多个发光二极管(LED)。
29.根据示例1-27所述的显示设备，其中，所述一个或多个光发射器包括一个或多个激光器。
30.根据示例1-29中的任一项所述的显示设备，其中，所述空间光调制器包括反射空间光调制器，其被配置为反射并且调制入射在其上的光。
31.根据示例1-29中的任一项所述的显示设备，其中，所述空间光调制器包括透射空间光调制器，其被配置为调制透射通过所述空间光调制器的光。
示例章节IV
1.一种光学设备，包括：
楔形光转向元件，包括：
第一表面，其平行于水平轴；
第二表面，其与所述第一表面相对并且相对于所述水平轴倾斜楔角α；
光模块，其被配置为生成光；
光纤递送系统，其包括与所述光模块光学通信以从其接收光的光纤；
所述第一表面与所述第二表面之间的光输入表面，其相对于所述光递送系统布置以经由所述光纤接收从所述光模块发射的光；以及
端反射器，其被设置在与所述光输入表面相对的一侧；
其中，所述第二表面倾斜，使得所述光输入表面的高度小于与所述光输入表面相对反射的一侧的高度，以及
其中，耦合到所述楔形光转向元件中的光由所述端反射器反射并且朝向所述第一表面从所述第二表面反射。
2.根据示例1所述的设备，其中，光纤包括多模光纤。
3.根据示例1或2所述的设备，其中，光纤包括偏振保持光纤。
4.根据示例1-3中的任一项所述的设备，其中，所述光模块包括多个光发射器。
5.根据示例4所述的设备，其中，所述多个光发射器包括不同颜色光发射器。
6.根据示例1-5中的任一项所述的设备，其中，所述光模块包括至少一个激光器。
7.根据示例1-5中的任一项所述的设备，其中，所述光包括发光二极管。
8.根据示例7所述的设备，其中，所述发光二极管包括多个不同颜色发光二极管。
9.根据示例7所述的设备，其中，所述发光二极管包括超发光二极管。
示例章节V
1.一种光学设备，包括：
楔形光转向元件，包括：
第一表面，其平行于水平轴；
第二表面，其与所述第一表面相对并且相对于所述水平轴倾斜楔角α；
光模块，其包括被配置为生成光的激光器；
在所述第一表面与所述第二表面之间的光输入表面，其与所述光模块光学通信以接收从所述激光器发射的光；以及
端反射器，其被设置在与所述光输入表面相对的一侧；
其中，所述第二表面倾斜，使得所述光输入表面的高度小于与所述光输入表面相对反射的一侧的高度，以及
其中，耦合到所述楔形光转向元件中的光由所述端反射器反射并且朝向所述第一表面从所述第二表面反射。
2.根据示例1所述的设备，其中，所述激光器包括光纤激光器。
3.根据示例1或2所述的设备，其中，所述至少一个激光器包括多个不同颜色激光器。
示例章节VI
4.一种光学设备，包括：
楔形光转向元件，包括：
第一表面，其平行于水平轴；
第二表面，其与所述第一表面相对并且相对于所述水平轴倾斜楔角α；
光模块，其包括多个光发射器，所述光模块组合用于所述多个发射器的光；
在所述第一表面与所述第二表面之间的光输入表面，其相对于所述光模块设置以接收从所述多个发射器发射的光；以及
端反射器，其被设置在与所述光输入表面相对的一侧；
其中，所述第二表面倾斜，使得所述光输入表面的高度小于与所述光输入表面相对反射的一侧的高度，以及
其中，耦合到所述楔形光转向元件中的光由所述端反射器反射并且朝向所述第一表面从所述第二表面反射。
5.根据示例1所述的设备，其中，光模块包括被配置为从两个光发射器接收光的至少一个波长相关的光重引导元件。
6.根据示例1所述的设备，其中，光模块包括被配置为从三个光发射器接收光发至少两个波长相关的光重引导元件。
7.根据示例1-3中的任一项所述的设备，其中，所述多个光发射器包括至少三个发射器。
8.根据示例1-4中的任一项所述的设备，其中，所述至少三个发射器包括红色、绿色和蓝色发射器。
9.根据示例4-5中的任一项所述的设备，其中，所述光模块包括具有与所述三个发射器光学通信的三个端口的x-立方体。
示例章节VII
1.一种光学设备，包括：
楔形光转向元件，包括：
第一表面，其平行于水平轴；
第二表面，其与所述第一表面相对并且相对于所述水平轴倾斜楔角α；
光模块，其被配置为生成光；
在所述第一表面与所述第二表面之间的光输入表面，其相对于所述光模块设置以从其接收光，所述光输入表面包括微结构或者纳米结构；
端反射器，其被设置在与所述光输入表面相对的一侧；
其中，所述第二表面倾斜，使得所述光输入表面的高度小于与所述光输入表面相对反射的一侧的高度，以及
其中，耦合到所述楔形光转向元件中的光由所述端反射器反射并且朝向所述第一表面从所述第二表面反射。
2.根据示例1所述的设备，其中，所述微结构或者纳米结构被配置为重引导通过所述输入表面输入的光。
3.根据示例1或2所述的设备，其中，所述光输入表面包括衍射光学元件或者衍射光栅。
4.根据前述示例中的任一项所述的设备，其中，所述光模块被配置为发射光锥，所述光锥具有距所述椎体的轴约10度与35度之间的角。
5.根据前述示例中的任一项所述的设备，还包括空间光调制器，其相对于所述第一表面设置以接收从所述第二表面反射的光。
示例章节VIII
1.一种被配置为将光投射到用户的眼睛以将增强现实图像内容显示在所述用户的视场中的头戴式显示系统，所述头戴式显示系统包括：
框架，其被配置为支撑在所述用户的头部上；
目镜，其被设置在所述框架上，所述目镜的至少一部分是透明的并且当所述用户穿戴所述头戴式显示器时设置在所述用户的眼睛前面的位置处，使得所述透明部分将光从所述用户前面的环境透射到所述用户的眼睛以在所述用户前面提供所述环境的视图，所述目镜包括被设置为将光引导到所述用户的眼睛中的一个或多个波导，
光源，其被配置为发射光；
偏振敏感光转向元件，包括：
第一表面，其平行于轴；
第二表面，其与所述第一表面相对；
在所述第一表面与所述第二表面之间的光输入表面，其被配置为接收从光源发射的光；以及
端反射器，其被设置在与所述光输入表面相对的一侧；
所述偏振敏感光转向元件的第二表面使得被耦合到所述偏振敏感光转向元件中的光由所述端反射器反射且朝向所述第一表面由所述第二表面重引导，
空间光调制器，其相对于所述偏振敏感光转向元件设置以接收从所述偏振敏感光转向元件射出的所述光并且调制所述光，
其中，所述偏振敏感光转向元件和所述空间光调制器相对于所述目镜设置，以将调制光引导到所述目镜的所述一个或多个波导中，使得所述调制光被引导到所述用户的眼睛中以在其中形成图像。
2.根据示例1所述的系统，其中，所述偏振敏感光转向元件包括在所述第二表面上的偏振选择性元件，所述偏振选择性元件被配置为朝向所述第一表面重引导由所述端反射器反射的光。
3.根据示例1或2所述的系统，其中，所述偏振选择性元件包括液晶。
4.根据示例1至3中的任一项所述的系统，其中，所述偏振选择性元件包括胆甾型液晶。
5.根据示例1至4中的任一项所述的系统，其中，所述偏振选择性元件包括液晶光栅。
6.根据示例1至5中的任一项所述的系统，其中，所述偏振选择性元件包括包含胆甾型液晶光栅的胆甾型液晶。
7.根据示例1至6中的任一项所述的系统，其中，所述偏振选择性元件包括多层液晶，不同液晶层被配置为衍射不同波长，使得光的不同波长朝向所述第一表面引导。
8.根据示例1至7中的任一项所述的系统，其中，所述偏振选择性元件包括多层胆甾型液晶，不同胆甾型液晶层被配置为衍射不同颜色，使得光的不同颜色朝向所述第一表面引导。
9.根据示例1所述的系统，其中，所述偏振敏感光转向元件包括被设置在所述第二表面上的多个转向特征，所述多个转向特征被配置为朝向所述第一表面重引导由所述端反射器反射的光。
10.根据示例9所述的系统，其中，所述多个转向特征包括偏振选择性元件。
11.根据示例10所述的系统，其中，所述偏振选择性元件包括薄膜、介电涂层或线栅。
12.根据示例9或10中的任一项所述的系统，其中，所述多个转向特征被配置为朝向所述空间光调制器重引导具有第一偏振状态的通过所述光输入表面接收到的光的一部分。
13.根据示例12所述的系统，其中，所述偏振敏感光转向元件被配置为透射具有第二偏振状态的从所述空间光调制器反射的光的一部分。
14.根据示例10-13中的任一项所述的系统，其中，所述多个转向特征包括棱镜转向特征。
15.根据示例10-14中的任一项所述的系统，其中，转向特征包括第一和第二部分，所述第一部分在其上具有反射涂层并且所述第二部分不具有所述反射涂层。
16.根据示例15所述的系统，其中，所述第一和第二部分包括第一和第二小面。
17.根据示例15-16中的任一项所述的系统，其中，所述反射涂层可以包括介电反射涂层。
18.根据示例15-16中的任一项所述的系统，其中，所述反射涂层可以包括偏振涂层。
19.根据示例10-17中的任一项所述的系统，其中，所述转向特征具有弯曲表面。
20.根据示例10-18中的任一项所述的系统，其中，所述多个转向特征成形以具有正屈光力。
21.根据示例10-18中的任一项所述的系统，其中，所述多个转向特征成形以具有负屈光力。
22.根据示例10-12中的任一项所述的系统，其中，所述多个转向特征具有20至200微米的节距。
23.根据示例1-22中的任一项所述的系统，其中，所述端反射器包括弯曲反射器。
24.根据示例23所述的系统，其中，所述端反射器包括球面或抛物面反射镜。
25.根据示例1-22中的任一项所述的系统，其中，所述端反射器包括包含一个或多个全息图的反射全息结构。
26.根据示例1-22中的任一项所述的系统，其中，所述端反射器被配置为对来自所述光源的光进行准直并且将所述准直光引导到所述第二表面。
27.根据示例1-26中的任一项所述的系统，其中，所述空间光调制器为反射空间光调制器，并且所述偏振敏感光转向元件被配置为通过其透射从所述空间光调制器反射的光。
28.根据示例1-27中的任一项所述的系统，还包括折射光学元件，其被设置在被配置为补偿另外由所述偏振敏感光转向元件引起的折射的光转向元件上。
29.根据示例28所述的系统，其中，所述折射光学元件具有这样的形状：其补充所述偏振敏感光转向元件以便减少来自所述偏振敏感光转向元件的所述第二表面的光的弯曲。
30.根据示例28或29中的任一项所述的系统，其中，所述折射光学元件具有矩形棱镜形状。
31.根据示例28至30中的任一项所述的系统，还包括偏振选择性部件，其被设置在所述折射光学元件上。
32.根据示例28至31中的任一项所述的系统，其中，所述折射光学元件具有与所述偏振敏感光转向元件的所述第一表面相对的表面，并且与所述偏振敏感光转向元件的所述第一表面相对的所述表面在其上具有抗反射涂层。
33.根据示例1-32中的任一项所述的系统，其中，所述光输入表面在其上包括抗反射涂层。
34.根据示例28至33中的任一项所述的系统，其中，所述折射光学元件具有与所述端反射器相对的表面，并且与所述端反射器相对的表面在其上具有吸收涂层。
35.根据示例1-34中的任一项所述的系统，其中，所述第一表面平行于所述第二表面。
36.根据示例9-35中的任一项所述的系统，其中，所述光源相对于所述输入表面设置，使得通过所述输入表面耦合到所述偏振敏感光转向元件中的来自所述源的光由所述端反射器反射，并且在相对于所述第一表面的法线的约10度之间的角范围内朝向所述第一表面由所述多个转向特征重引导。
37.根据示例1-36中的任一项所述的系统，其中，所述偏振敏感光转向元件包括波导，来自所述光源的光至少从所述第一表面全内反射。
38.根据示例1-37中的任一项所述的系统，其中，所述端反射器被配置为对入射在其上的来自所述发射器的光进行准直。
39.根据示例1-38中的任一项所述的系统，其中，光输入表面在其上包括转向特征以重引导来自所述光源的光。
40.根据示例1-39中的任一项所述的系统，其中，光输入表面正交于所述轴。
41.根据示例1-40中的任一项所述的系统，其中，光输入表面正交于所述轴倾斜。
42.根据示例1-41中的任一项所述的系统，其中，所述光源具有输出面，并且空气间隙被设置在所述光源的所述输出面的至少一部分与所述偏振敏感光转向元件的所述光输入表面之间。
43.根据示例1-42中的任一项所述的系统，其中，所述光源具有输出面，并且所述光源的所述输出面的至少一部分接触所述偏振敏感光转向元件的所述光输入表面。
44.根据示例1-43中的任一项所述的系统，其中，还包括偏转器，其被配置为偏转通过所述光输入表面从所述光源输入的光。
45.根据示例1-44中的任一项所述的系统，其中，所述光源经由光纤与所述偏振敏感光转向元件的光输入表面光学通信。
46.根据示例1-45中的任一项所述的系统，其中，所述光源包括激光器或者LED中的至少一个。
47.根据示例1-46中的任一项所述的系统，其中，所述光源被配置为通过所述光输入表面将至少红、绿和蓝光递送到所述偏振敏感光转向元件中。
48.根据示例1-47中的任一项所述的系统，其中，所述光源包括被配置为输出光的多个发射器或者照明模块。
49.根据示例1-48中的任一项所述的系统，其中，所述多个发射器或者照明模块各自发射不同颜色光。
50.根据示例1-49中的任一项所述的系统，其中，不同颜色光包括红色光、绿色光和蓝色光。
51.根据示例1-50中的任一项所述的系统，其中，所述光源包括被配置为输出光的两个发射器或者两个照明模块。
52.根据示例1-50中的任一项所述的系统，其中，所述光源包括被配置为输出光发三个发射器。
53.根据示例1-52中的任一项所述的系统，其中，所述偏振敏感光转向元件和所述一个或多个波导具有沿着平行于所述轴的方向的长度，并且所述偏振敏感光转向元件的长度小于1/3所述一个或多个波导的长度。
54.根据示例1-53中的任一项所述的系统，其中，所述偏振敏感光转向元件具有沿着平行于所述轴的方向的长度，并且所述长度小于10mm。
55.根据示例1-54中的任一项所述的系统，其中，所述目镜中的所述一个或多个波导包括一个或多个耦入光学元件，并且所述偏振敏感光转向元件和空间光调制器相对于所述一个或多个耦入光学元件设置以在其中引导来自所述空间光调制器的光。
56.根据示例1-55中的任一项所述的系统，其中，所述第二表面倾斜，使得所述光输入表面的高度小于与所述光输入表面相对的端反射器的高度。
57.根据示例1-56中的任一项所述的系统，其中，所述第二表面相对于所述轴倾斜楔角α。
58.根据示例57所述的系统，所述楔角α在约15度与约45度之间。
59.根据示例1-58中的任一项所述的系统，其中，所述折射光学元件具有楔形形状。
示例章节IX
1.一种照明系统，包括：
光源，其被配置为发射光；
楔形光转向元件，包括：
第一表面，其平行于轴；
第二表面，其与所述第一表面相对并且相对于所述轴倾斜楔角α；
在所述第一表面与所述第二表面之间的光输入表面，其被配置为接收从光源发射的光；以及
端反射器，其被设置在与所述光输入表面相对的一侧；
所述楔形光转向元件的第二表面倾斜，使得所述光输入表面的高度小于与所述光输入表面相对的端反射器的高度，并且使得耦合到所述楔形光转向元件中的光由所述端反射器反射并且朝向所述第一表面由所述第二表面重引导，
空间光调制器，其相对于所述楔形光转向元件设置以接收从所述楔形光转向元件射出的所述光并且调制所述光。
2.根据示例1所述的照明系统，其中，所述楔形光转向元件包括在所述第二表面上的偏振选择性元件，所述偏振选择性元件被配置为朝向所述第一表面重引导由所述端反射器反射的光。
3.根据示例1或2所述的照明系统，其中，所述偏振选择性元件包括液晶。
4.根据示例1至3中的任一项所述的照明系统，其中，所述偏振选择性元件包括胆甾型液晶。
5.根据示例1至4中的任一项所述的照明系统，其中，所述偏振选择性元件包括液晶光栅。
6.根据示例1至5中的任一项所述的照明系统，其中，所述偏振选择性元件包括包含胆甾型液晶光栅的胆甾型液晶。
7.根据示例1至6中的任一项所述的照明系统，其中，所述偏振选择性元件包括多层液晶，不同液晶层被配置为衍射不同波长，使得光的不同波长朝向所述第一表面引导。
8.根据示例1至7中的任一项所述的照明系统，其中，所述偏振选择性元件包括多层胆甾型液晶，不同胆甾型液晶层被配置为衍射不同颜色，使得光的不同颜色朝向所述第一表面引导。
9.根据示例1所述的照明系统，其中，所述楔形光转向元件包括被设置在所述第二表面上的多个转向特征，所述多个转向特征被配置为朝向所述第一表面重引导由所述端反射器反射的光。
10.根据示例9所述的照明系统，其中，所述多个转向特征包括偏振选择性元件。
11.根据示例10所述的照明系统，其中，所述偏振选择性元件包括薄膜、介电涂层或线栅。
12.根据示例9或10中的任一项所述的照明系统，其中，所述多个转向特征被配置为朝向所述空间光调制器重引导具有第一偏振状态的通过所述光输入表面接收到的光的一部分。
13.根据示例12所述的照明系统，其中，所述楔形光转向元件被配置为透射具有第二偏振状态的从所述空间光调制器反射的光的一部分。
14.根据示例10-13中的任一项所述的照明系统，其中，所述多个转向特征包括棱镜转向特征。
15.根据示例10-14中的任一项所述的照明系统，其中，转向特征包括第一和第二部分，所述第一部分在其上具有反射涂层并且所述第二部分不具有所述反射涂层。
16.根据示例15所述的照明系统，其中，所述第一和第二部分包括第一和第二小面。
17.根据示例15-16中的任一项所述的照明系统，其中，所述反射涂层可以包括介电反射涂层。
18.根据示例15-16中的任一项所述的照明系统，其中，所述反射涂层可以包括偏振涂层。
19.根据示例10-17中的任一项所述的照明系统，其中，所述转向特征具有弯曲表面。
20.根据示例10-18中的任一项所述的照明系统，其中，所述多个转向特征被成形以具有正屈光力。
21.根据示例10-18中的任一项所述的照明系统，其中，所述多个转向特征被成形以具有负屈光力。
22.根据示例10-12中的任一项所述的照明系统，其中，所述多个转向特征具有20至200微米的节距。
23.根据示例1-22中的任一项所述的照明系统，其中，所述端反射器包括弯曲反射器。
24.根据示例23所述的照明系统，其中，所述端反射器包括球面或抛物面反射镜。
25.根据示例1-22中的任一项所述的照明系统，其中，所述端反射器包括包含一个或多个全息图的反射全息结构。
26.根据示例1-22中的任一项所述的照明系统，其中，所述端反射器被配置为对来自所述光源的光进行准直并且将所述准直光引导到所述第二表面。
27.根据示例1-26中的任一项所述的照明系统，其中，所述空间光调制器为反射空间光调制器，并且所述楔形光转向元件被配置为通过其透射从所述空间光调制器反射的光。
28.根据示例1-27中的任一项所述的照明系统，还包括被设置在光转向元件上的折射光学元件，其被配置为补偿另外由所述楔形光转向元件引起的折射。
29.根据示例28所述的照明系统，其中，所述折射光学元件具有补充所述楔形光转向元件以便减少来自所述楔形光转向元件的所述第二表面的光的弯曲的形状。
30.根据示例28或29中的任一项所述的照明系统，其中，所述折射光学元件具有楔形形状。
31.根据示例28至30中的任一项所述的照明系统，还包括偏振选择性部件，其被设置在所述折射光学元件上。
32.根据示例28至31中的任一项所述的照明系统，其中，所述折射光学元件具有与所述楔形光转向元件的所述第一表面相对的表面，并且与所述楔形光转向元件的所述第一表面相对的所述表面在其上具有抗反射涂层。
33.根据示例1-32中的任一项所述的照明系统，其中，所述光输入表面在其上包括抗反射涂层。
34.根据示例28至33中的任一项所述的照明系统，其中，所述折射光学元件具有与所述端反射器相对的表面，并且与所述端反射器相对的表面在其上具有吸收涂层。
35.根据示例1-34中的任一项所述的照明系统，其中，所述楔角α在约15度与约45度之间。
36.根据示例1-35中的任一项所述的照明系统，其中，所述光源相对于所述输入表面设置，使得通过所述输入表面耦合到所述楔形光转向元件中的来自所述源的光由所述端反射器反射，并且在相对于所述第一表面的法线的约10度之间的角范围内朝向所述第一表面由所述多个转向特征重引导。
37.根据示例1-36中的任一项所述的照明系统，其中，所述楔形光转向元件包括波导，来自所述光源的光至少从所述第一表面全内反射。
38.根据示例1-37中的任一项所述的照明系统，其中，所述端反射器被配置为对入射在其上的来自所述发射器的光进行准直。
39.根据示例1-38中的任一项所述的照明系统，其中，光输入表面在其上包括转向特征以重引导来自所述光源的光。
40.根据示例1-39中的任一项所述的照明系统，其中，光输入表面正交于所述轴。
41.根据示例1-40中的任一项所述的照明系统，其中，光输入表面正交于所述轴而倾斜。
42.根据示例1-41中的任一项所述的照明系统，其中，所述光源具有输出面，并且空气间隙被设置在所述光源的所述输出面的至少一部分与所述楔形光转向元件的所述光输入表面之间。
43.根据示例1-42中的任一项所述的照明系统，其中，所述光源具有输出面，并且所述光源的所述输出面的至少一部分接触所述楔形光转向元件的所述光输入表面。
44.根据示例1-43中的任一项所述的照明系统，其中，还包括偏转器，其被配置为偏转通过所述光输入表面从所述光源输入的光。
45.根据示例1-44中的任一项所述的照明系统，其中，所述光源经由光纤与所述楔形光转向元件的光输入表面光学通信。
46.根据示例1-45中的任一项所述的照明系统，其中，所述光源包括激光器或者LED中的至少一个。
47.根据示例1-46中的任一项所述的照明系统，其中，所述光源被配置为通过所述光输入表面将至少红、绿和蓝光递送到所述楔形光转向元件中。
48.根据示例1-47中的任一项所述的照明系统，其中，所述光源包括被配置为输出光的多个发射器或者照明模块。
49.根据示例1-48中的任一项所述的照明系统，其中，所述多个发射器或者照明模块各自发射不同颜色光。
50.根据示例1-48中的任一项所述的照明系统，其中，不同颜色光包括红色光、绿色光和蓝色光。
51.根据示例1-50中的任一项所述的照明系统，其中，所述光源包括被配置为输出光的两个发射器或者两个照明模块。
52.根据示例1-50中的任一项所述的照明系统，其中，所述光源包括被配置为输出光的三个发射器。
53.一种被配置为将光投射到用户的眼睛以将增强现实图像内容显示在所述用户的视场中的头戴式显示系统，所述头戴式显示系统包括：
框架，其被配置为支撑在所述用户的头部上；
目镜，其被设置在所述框架上，所述目镜的至少一部分是透明的并且当所述用户穿戴所述头戴式显示器时设置在所述用户的眼睛前面的位置处，使得所述透明部分将光从所述用户前面的环境透射到所述用户的眼睛，以提供所述用户前面的环境的视图，所述目镜包括被设置为将光引导到所述用户的眼睛中的一个或多个波导，以及
根据示例1-52中的任一项所述的照明系统。
54.根据示例53所述的系统，其中，所述楔形光转向元件和所述空间光调制器相对于所述目镜设置，以将调制光引导到所述目镜的所述一个或多个波导中，使得所述调制光被引导到所述用户的眼睛中以在其中形成图像。
55.根据示例53-54中的任一项所述的系统，其中，所述楔形光转向元件和所述一个或多个波导具有沿着平行于所述轴的方向的长度，并且所述楔形光转向元件的长度小于1/3所述一个或多个波导的长度。
56.根据示例53-55中的任一项所述的系统，其中，所述楔形光转向元件具有沿着平行于所述轴的方向的长度，并且所述长度小于10mm。
57.根据示例53-56中的任一项所述的系统，其中，所述目镜中的所述一个或多个波导包括一个或多个耦入光学元件，并且所述楔形光转向元件和空间光调制器相对于所述一个或多个耦入光学元件设置以在其中引导来自所述空间光调制器的光。
示例章节X
1.一种照明系统，包括：
光源，其被配置为发射光；
偏振敏感光转向元件，包括：
第一表面，其平行于轴；
第二表面，其与所述第一表面相对；
在所述第一表面与所述第二表面之间的光输入表面，其被配置为接收从光源发射的光；以及
端反射器，其被设置在与所述光输入表面相对的一侧；
所述偏振敏感光转向元件的第二表面使得耦合到所述偏振敏感光转向元件中的光由所述端反射器反射且朝向所述第一表面由所述第二表面重引导，
空间光调制器，其相对于所述偏振敏感光转向元件设置以接收从所述偏振敏感光转向元件射出的所述光并且调制所述光。
2.根据示例1所述的照明系统，其中，所述偏振敏感光转向元件包括所述第二表面上的偏振选择性元件，所述偏振选择性元件被配置为朝向所述第一表面重引导由所述端反射器反射的光。
3.根据示例1或2所述的照明系统，其中，所述偏振选择性元件包括液晶。
4.根据示例1至3中的任一项所述的照明系统，其中，所述偏振选择性元件包括胆甾型液晶。
5.根据示例1至4中的任一项所述的照明系统，其中，所述偏振选择性元件包括液晶光栅。
6.根据示例1至5中的任一项所述的照明系统，其中，所述偏振选择性元件包括包含胆甾型液晶光栅的胆甾型液晶。
7.根据示例1至6中的任一项所述的照明系统，其中，所述偏振选择性元件包括多层液晶，不同液晶层被配置为衍射不同波长，使得光的不同波长朝向所述第一表面被引导。
8.根据示例1至7中的任一项所述的照明系统，其中，所述偏振选择性元件包括多层胆甾型液晶，不同胆甾型液晶层被配置为衍射不同颜色，使得光的不同颜色朝向所述第一表面引导。
9.根据示例1所述的照明系统，其中，所述偏振敏感光转向元件包括被设置在所述第二表面上的多个转向特征，所述多个转向特征被配置为朝向所述第一表面重引导由所述端反射器反射的光。
10.根据示例9所述的照明系统，其中，所述多个转向特征包括偏振选择性元件。
11.根据示例10所述的照明系统，其中，所述偏振选择性元件包括薄膜、介电涂层或线栅。
12.根据示例9或10中的任一项所述的照明系统，其中，所述多个转向特征被配置为朝向所述空间光调制器重引导具有第一偏振状态的通过所述光输入表面接收到的光的一部分。
13.根据示例12所述的照明系统，其中，所述偏振敏感光转向元件被配置为透射具有第二偏振状态的从所述空间光调制器反射的光的一部分。
14.根据示例10-13中的任一项所述的照明系统，其中，所述多个转向特征包括棱镜转向特征。
15.根据示例10-14中的任一项所述的照明系统，其中，转向特征包括第一和第二部分，所述第一部分在其上具有反射涂层并且所述第二部分不具有所述反射涂层。
16.根据示例15所述的照明系统，其中，所述第一和第二部分包括第一和第二小面。
17.根据示例15-16中的任一项所述的照明系统，其中，所述反射涂层可以包括介电反射涂层。
18.根据示例15-16中的任一项所述的照明系统，其中，所述反射涂层可以包括偏振涂层。
19.根据示例10-17中的任一项所述的照明系统，其中，所述转向特征具有弯曲表面。
20.根据示例10-18中的任一项所述的照明系统，其中，所述多个转向特征被成形为具有正屈光力。
21.根据示例10-18中的任一项所述的照明系统，其中，所述多个转向特征被成形为具有负屈光力。
22.根据示例10-12中的任一项所述的照明系统，其中，所述多个转向特征具有20至200微米的节距。
23.根据示例1-22中的任一项所述的照明系统，其中，所述端反射器包括弯曲反射器。
24.根据示例23所述的照明系统，其中，所述端反射器包括球面或抛物面反射镜。
25.根据示例1-22中的任一项所述的照明系统，其中，所述端反射器包括包含一个或多个全息图的反射全息结构。
26.根据示例1-22中的任一项所述的照明系统，其中，所述端反射器被配置为对来自所述光源的光进行准直并且将所述准直光引导到所述第二表面。
27.根据示例1-26中的任一项所述的照明系统，其中，所述空间光调制器为反射空间光调制器，并且所述偏振敏感光转向元件被配置为通过其透射从所述空间光调制器反射的光。
28.根据示例1-27中的任一项所述的照明系统，还包括被设置在光转向元件上的折射光学元件，其被配置为补偿另外由所述偏振敏感光转向元件引起的折射。
29.根据示例28所述的照明系统，其中，所述折射光学元件具有这样的形状：其补充所述偏振敏感光转向元件以便减少来自所述偏振敏感光转向元件的所述第二表面的光的弯曲。
30.根据示例28或29中的任一项所述的照明系统，其中，所述折射光学元件具有矩形棱镜形状。
31.根据示例28至30中的任一项所述的照明系统，还包括偏振选择性部件，其被设置在所述折射光学元件上。
32.根据示例28至31中的任一项所述的照明系统，其中，所述折射光学元件具有与所述偏振敏感光转向元件的所述第一表面相对的表面，并且与所述偏振敏感光转向元件的所述第一表面相对的所述表面在其上具有抗反射涂层。
33.根据示例1-32中的任一项所述的照明系统，其中，所述光输入表面在其上包括抗反射涂层。
34.根据示例28至33中的任一项所述的照明系统，其中，所述折射光学元件具有与所述端反射器相对的表面，并且与所述端反射器相对的表面在其上具有吸收涂层。
35.根据示例1-34中的任一项所述的照明系统，其中，所述第一表面平行于所述第二表面。
36.根据示例1-35中的任一项所述的照明系统，其中，所述光源相对于所述输入表面设置，使得通过所述输入表面耦合到所述偏振敏感光转向元件中的来自所述源的光由所述端反射器反射，并且在相对于所述第一表面的法线的约10度之间的角范围内朝向所述第一表面由所述多个转向特征重引导。
37.根据示例1-36中的任一项所述的照明系统，其中，所述偏振敏感光转向元件包括波导，来自所述光源的光至少从所述第一表面全内反射。
38.根据示例1-37中的任一项所述的照明系统，其中，所述端反射器被配置为对入射在其上的来自所述发射器的光进行准直。
39.根据示例1-38中的任一项所述的照明系统，其中，光输入表面在其上包括转向特征以重引导来自所述光源的光。
40.根据示例1-39中的任一项所述的照明系统，其中，光输入表面正交于所述轴。
41.根据示例1-40中的任一项所述的照明系统，其中，光输入表面正交于所述轴而倾斜。
42.根据示例1-41中的任一项所述的照明系统，其中，所述光源具有输出面，并且空气间隙被设置在所述光源的所述输出面的至少一部分与所述偏振敏感光转向元件的所述光输入表面之间。
43.根据示例1-42中的任一项所述的照明系统，其中，所述光源具有输出面，并且所述光源的所述输出面的至少一部分接触所述偏振敏感光转向元件的所述光输入表面。
44.根据示例1-43中的任一项所述的照明系统，其中，还包括偏转器，其被配置为偏转通过所述光输入表面从所述光源输入的光。
45.根据示例1-44中的任一项所述的照明系统，其中，所述光源经由光纤与所述偏振敏感光转向元件的光输入表面光学通信。
46.根据示例1-45中的任一项所述的照明系统，其中，所述光源包括激光器或者LED中的至少一个。
47.根据示例1-46中的任一项所述的照明系统，其中，所述光源被配置为通过所述光输入表面将至少红、绿和蓝光递送到所述偏振敏感光转向元件中。
48.根据示例1-47中的任一项所述的照明系统，其中，所述光源包括被配置为输出光的多个发射器或者照明模块。
49.根据示例1-48中的任一项所述的照明系统，其中，所述多个发射器或者照明模块各自发射不同颜色光。
50.根据示例1-48中的任一项所述的照明系统，其中，不同颜色光包括红色光、绿色光和蓝色光。
51.根据示例1-50中的任一项所述的照明系统，其中，所述光源包括被配置为输出光的两个发射器或者两个照明模块。
52.根据示例1-50中的任一项所述的照明系统，其中，所述光源包括被配置为输出光的三个发射器。
53.根据示例1-52中的任一项所述的照明系统，其中，所述第二表面倾斜，使得所述光输入表面的高度小于与所述光输入表面相对的端反射器的高度。
54.根据示例1-53中的任一项所述的照明系统，其中，所述第二表面相对于所述轴倾斜楔角α。
55.根据示例54所述的照明系统，所述楔角α在约15度与约45度之间。
56.根据示例1-55中的任一项所述的照明系统，其中，所述折射光学元件具有楔形形状。
57.一种被配置为将光投射到用户的眼睛以将增强现实图像内容显示在所述用户的视场中的头戴式显示系统，所述头戴式显示系统包括：
框架，其被配置为支撑在所述用户的头部上；
目镜，其被设置在所述框架上，所述目镜的至少一部分是透明的并且当所述用户穿戴所述头戴式显示器时设置在所述用户的眼睛前面的位置处，使得所述透明部分将光从所述用户前面的环境透射到所述用户的眼睛以提供所述用户前面的环境的视图，所述目镜包括被设置为将光引导到所述用户的眼睛中的一个或多个波导，以及
根据示例1-56中的任一项所述的照明系统。
58.根据示例57所述的系统，其中，所述偏振敏感光转向元件和所述空间光调制器相对于所述目镜设置，以将调制光引导到所述目镜的所述一个或多个波导中，使得所述调制光被引导到所述用户的眼睛中以在其中形成图像。
59.根据示例57-58中的任一项所述的系统，其中，所述偏振敏感光转向元件和所述一个或多个波导具有沿着平行于所述轴的方向的长度，并且所述偏振敏感光转向元件的长度小于1/3所述一个或多个波导的长度。
60.根据示例57-59中的任一项所述的系统，其中，所述偏振敏感光转向元件具有沿着平行于所述轴的方向的长度，并且所述长度小于10mm。
61.根据示例57-60中的任一项所述的系统，其中，所述目镜中的所述一个或多个波导包括一个或多个耦入光学元件，并且所述偏振敏感光转向元件和空间光调制器相对于所述一个或多个耦入光学元件设置以在其中引导来自所述空间光调制器的光。
示例章节XI
1.一种照明系统，包括：
至少一个光源，其被配置为输出第一和第二颜色的光；
光积分器，其包括多个侧壁和被配置为在其中传播光的内部，所述光积分器具有第一和第二端，所述光积分器相对于所述光源设置，使得来自所述至少一个光源的光进入所述第一端并且离开所述第二端，所述光积分器包括在所述第一端处的至少两个颜色区域，所述至少两个颜色区域被配置为分别透射通过其的第一和第二颜色的光，所述第一和第二颜色的光与通过所述光积分器的传播混合；以及
空间光调制器，所述至少一个光源之间的光路中的所述光积分器使得从所述光积分器输出的来自所述光源的光照射所述空间光调制器，所述第二空间光调制器包括被配置为使用入射在其上的光形成图像的多个像素，
其中，所述光积分器包括所述第一颜色的第一颜色区域和所述第二颜色的第二颜色区域，所述第一和第二颜色区域具有不同尺寸、形状或两者。
2.根据示例1所述的照明系统，其中，所述光积分器包括用于光传播的固体介质，所述固体介质包括光透射材料。
3.根据示例2所述的照明系统，其中，所述积分器被配置为使得所述光通过全内反射在所述固体介质中的所述内部内传播。
4.根据前述示例中的任一项所述的照明系统，其中，所述光透射材料包括玻璃或者塑料。
5.根据示例1所述的照明系统，其中，所述光积分器是中空的。
6.根据前述示例中的任一项所述的照明系统，其中，所述至少一个光源包括多个不同颜色发射器。
7.根据前述示例中的任一项所述的照明系统，其中，所述一个或多个光源输出第三颜色，并且所述光积分器还包括所述第三颜色的第三颜色区域。
8.根据示例7所述的照明系统，其中，所述第一和第三颜色区域具有不同尺寸、形状或两者。
9.根据示例7或8所述的照明系统，其中，所述第二和第三颜色区域具有不同尺寸、形状或两者。
10.根据前述示例中的任一项所述的照明系统，其中，所述至少一个光源包括红色、绿色和蓝色发射器，使得所述颜色包括红色、绿色和蓝色。
11.根据前述示例中的任一项所述的照明系统，还包括一个或多个非颜色区域，其将所述第一颜色区域和第二颜色区域分开。
12.根据示例11所述的照明系统，其中，所述一个或多个非颜色区域包括第一非颜色区域和第二非颜色区域，所述第一非颜色区域被设置在所述第一颜色区域与第二颜色区域之间，并且所述第二非颜色区域被设置在所述第二颜色区域与第三颜色区域之间。
13.根据前述示例中的任一项所述的照明系统，其中，所述至少三个颜色区域中的每一个包括相应颜色滤波器，其被配置为透射对应颜色的光。
14.根据前述示例中的任一项所述的照明系统，其中：
所述第一颜色区域具有第一面积；以及
所述第二颜色区域具有第二面积，
其中，所述第一面积与所述第二面积不同。
15.根据示例14所述的照明系统，其中，所述一个或多个光源输出第三颜色，并且所述光积分器还包括所述第三颜色的第三颜色区域，并且其中：
所述第三颜色区域具有第三面积，
其中，所述第一面积与所述第三面积二者不同。
16.根据示例7-15中的任一项所述的照明系统，其中，所述第一和第二和第三颜色区域的尺寸提供颜色平衡。
17.根据前述示例中的任一项所述的照明系统，其中，所述第一和第二颜色区域的尺寸与对应的颜色光源的效率相关。
18.根据前述示例中的任一项所述的照明系统，其中，所述光积分器包括矩形棱镜。
19.根据前述示例中的任一项所述的照明系统，其中，所述光积分器包括漫射介质，其被配置为漫射光。
20.根据示例19所述的照明系统，其中，所述漫射介质被设置在所述光积分器的体积内。
21.根据前述示例中的任一项所述的照明系统，其中，所述光积分器的长度是所述光积分器的高度的至少两倍。
22.根据前述示例中的任一项所述的照明系统，其中，所述光积分器的长度在1.0mm与5.0cm之间。
23.根据前述示例中的任一项所述的照明系统，其中，所述光积分器的高度在0.20mm与2.5cm之间。
24.根据前述示例中的任一项所述的照明系统，还包括波导，其被设置在所述光积分器与所述空间光调制器之间的光路中，所述波导被配置为从所述光积分器接收光以向所述空间光调制器提供照明。
25.根据前述示例中的任一项所述的照明系统，还包括楔形转向元件，其被设置在所述光积分器与所述空间光调制器之间的光路中，所述楔形转向元件被配置为从所述光积分器接收光以向所述空间光调制器提供照明。
26.根据前述示例中的任一项所述的照明系统，还包括分束器，其被设置在所述光积分器与所述空间光调制器之间的光路中，所述分束器被配置为从所述光积分器接收光以向所述空间光调制器提供照明。
27.根据前述示例中的任一项所述的照明系统，还包括偏振敏感反射器，其被设置在所述光积分器与所述空间光调制器之间的光路中，所述偏振敏感反射器被配置为从所述光积分器接收光以向所述空间光调制器提供照明。
28.根据前述示例中的任一项所述的照明系统，还包括偏振分束器，其被设置在所述光积分器与所述空间光调制器之间的光路中，所述偏振分束器被配置为从所述光积分器接收光以向所述空间光调制器提供照明。
示例章节XII
1.一种系统，包括：
光源，其被配置为发射宽带光；
第一空间光调制器，其被设置为从所述光源接收光，所述第一空间光调制器被配置为通过其选择性地透射光，所述第一空间光调制器包括多个像素以及与此相关联的颜色滤波器，所述第一空间光调制器包括：
一个或多个第一区域，其被配置为输出具有第一颜色的光；以及一个或多个第二区域，其被配置为输出具有第二颜色的光；以及
第二空间光调制器，所述光源与所述第二空间光调制器之间的光路中的所述第一空间光调制器使得从所述第一空间光调制器输出的来自所述光源的光照射所述第二空间光调制器，所述第二空间光调制器包括被配置为使用入射在其上的光形成图像的多个像素。
2.根据示例1所述的系统，其中，所述第一空间光调制器还包括一个或多个第三区域，其被配置为输出具有第三颜色的光。
3.根据示例2或3所述的系统，其中，所述第一、第二和第三颜色包括红色、绿色和蓝色。
4.根据前述示例中的任一项所述的系统，其中，所述第一空间光调制器包括液晶调制器。
5.根据前述示例中的任一项所述的系统，其中，所述第一空间光调制器还包括第一偏振器、第二偏振器和调制器阵列，其被配置为改变被设置在所述第一偏振器与第二偏振器之间的光的偏振。
6.根据前述示例中的任一项所述的系统，其中，所述第一空间光调制器被配置为改变透射通过其的光的偏振。
7.根据前述示例中的任一项所述的系统，还包括颜色混合元件，其被设置在所述第一空间光调制器与所述第二空间光调制器之间的光路中。
8.根据前述示例中的任一项所述的系统，其中，所述光源包括白光源。
9.根据前述示例中的任一项所述的系统，其中，所述光源包括白LED。
10.根据前述示例中的任一项所述的系统，其中，所述第二空间光调制器被配置为改变入射在其上的光的偏振。
11.根据前述示例中的任一项所述的系统，还包括波导，其被设置在所述第一空间光调制器与所述第二空间光调制器之间的光路中，所述波导被配置为从所述第一空间光调制器接收光以向所述第二空间光调制器提供照明。
12.根据前述示例中的任一项所述的系统，还包括楔形转向元件，其被设置在所述第一空间光调制器与所述第二空间光调制器之间的光路中，所述楔形转向元件被配置为从所述第一空间光调制器接收光以向所述第二空间光调制器提供照明。
13.根据前述示例中的任一项所述的系统，还包括分束器，其被设置在所述第一空间光调制器与所述第二空间光调制器之间的光路中，所述分束器被配置为从所述第一空间光调制器接收光以向所述第二空间光调制器提供照明。
14.根据前述示例中的任一项所述的系统，还包括偏振敏感反射器，其被设置在所述第一空间光调制器与所述第二空间光调制器之间的光路中，所述偏振敏感反射器被配置为从所述第一空间光调制器接收光以向所述第二空间光调制器提供照明。
15.根据前述示例中的任一项所述的系统，还包括偏振分束器，其被设置在所述第一空间光调制器与所述第二空间光调制器之间的光路中，所述偏振分束器被配置为从所述第一空间光调制器接收光以向所述第二空间光调制器提供照明。
示例章节XIII
1.一种照明器，包括：
至少一个光源；以及
伸长反射结构，包括：
第一侧壁和与所述第一侧壁相对的第二侧壁；
输入孔径，其被配置为从所述至少一个光源接收光；以及
出口孔径，其被配置为发射光，
其中，所述伸长反射结构被配置，使得通过所述输入孔径耦合到所述伸长反射结构中的来自所述至少一个光源的光通过来自所述第一侧壁和所述第二侧壁的多个反射朝向所述出口孔径传播。
2.根据示例1所述的照明器，其中，所述输入孔径位于所述第一侧壁，并且出口孔径位于所述第二侧壁。
3.根据示例1所述的照明器，其中，所述输入孔径和所述出口孔径位于所述伸长反射结构的相同侧。
4.根据示例1-3中的任一项所述的照明器，其中，所述至少一个光源包括宽带光源。
5.根据示例1-4中的任一项所述的照明器，其中，所述至少一个光源被配置为发射红、绿和蓝光中的至少一种。
6.根据示例1-3中的任一项所述的照明器，其中，所述至少一个光源包括：第一源，其被配置为发射红光；第二光源，其被配置为发射绿光；以及第三光源，其被配置为发射蓝光。
7.根据示例1-6中的任一项所述的照明器，其中，所述至少一个光源包括发光二极管(LED)或者激光器。
8.根据示例1-7中的任一项所述的照明器，其中，所述伸长反射结构包括光透射介质。
9.根据示例1-8中的任一项所述的照明器，其中，所述伸长反射结构包括玻璃、塑料或者丙烯酸类。
10.根据示例1-9中的任一项所述的照明器，其中，所述第一侧壁的内表面的部分被配置为是反射的。
11.根据示例1-10中的任一项所述的照明器，其中，所述第二侧壁的内表面的部分被配置为是反射的。
12.根据示例10或11中的任一项所述的照明器，其中，所述第一侧壁的内表面的部分或者所述第二侧壁的内表面的部分包括反射涂层。
13.根据示例10-12中的任一项所述的照明器，其中，所述第一侧壁的内表面的部分或者所述第二侧壁的内表面的部分包括反射镜涂层。
14.根据示例10-12中的任一项所述的照明器，其中，所述第一侧壁的内表面的部分或者所述第二侧壁的内表面的部分是白色的。
15.根据示例10或11中的任一项所述的照明器，其中，所述第一侧壁的内表面的部分或者所述第二侧壁的内表面的部分被纹理化以提供漫反射。
16.根据示例1-9中的任一项所述的照明器，其中，所述伸长反射结构包括漫射材料。
17.根据示例16所述的照明器，其中，所述漫射材料掺杂有漫射粒子。
18.根据示例16所述的照明器，其中，所述漫射材料包括漫射特征或者散射特征。
19.根据示例1-18中的任一项所述的照明器，其中，所述伸长结构的内部是中空的。
20.根据示例1-18中的任一项所述的照明器，其中，所述伸长结构是实心的。
21.根据示例1-20中的任一项所述的照明器，其中，所述伸长结构是矩形棱镜。
22.根据示例1-21中的任一项所述的照明器，其中，所述第一侧壁或者所述第二侧壁的长度与所述第一侧壁与所述第二侧壁之间的距离的比至少大于2。
23.根据示例1-22中的任一项所述的照明器，还包括偏振选择性元件，其被配置为透射具有第一偏振状态的光并且反射具有第二偏振状态的光。
24.根据示例23所述的照明器，其中，具有所述第二偏振状态的反射光在所述伸长结构中再循环。
25.根据示例23-24中的任一项所述的照明器，其中，所述偏振选择性元件邻近所述出口孔径。
26.根据示例1-25中的任一项所述的照明器，还包括光积分器，其被配置为从所述出口孔径接收光，其中，所述光积分器被配置为引导来自所述出口孔径的光和/或增加混合。
27.一种系统，包括：
空间光调制器，其包括被配置为使用入射在其上的光形成图像的多个像素；以及
根据示例1-26中的任一项所述的照明器。
28.根据示例27所述的系统，还包括波导，其被设置在根据示例1-26中的任一项所述的照明器与所述空间光调制器之间的光路中，所述波导被配置为从根据示例1-26中的任一项所述的照明器接收光以向所述空间光调制器提供照明。
29.根据示例27-28中的任一项所述的系统，还包括楔形转向元件，其被设置在根据示例1-26中的任一项所述的照明器与所述空间光调制器之间的光路中，所述楔形转向元件被配置为从根据示例1-26中的任一项所述的照明器接收光以向所述空间光调制器提供照明。
30.根据示例27-29中的任一项所述的系统，还包括分束器，其被设置在根据示例1-26中的任一项所述的照明器与所述空间光调制器之间的光路中，所述分束器被配置为从根据示例1-26中的任一项所述的照明器接收光以向所述空间光调制器提供照明。
31.根据示例27-30中的任一项所述的系统，还包括偏振敏感反射器，其被设置在根据示例1-26中的任一项所述的照明器与所述空间光调制器之间的光路中，所述偏振敏感反射器被配置为从根据示例1-26中的任一项所述的照明器接收光以向所述空间光调制器提供照明。
32.根据示例27-31中的任一项所述的系统，还包括偏振分束器，其被设置在根据示例1-26中的任一项所述的照明器与所述空间光调制器之间的光路中，所述偏振分束器被配置为从根据示例1-26中的任一项所述的照明器接收光以向所述空间光调制器提供照明。
示例章节XIV
1.一种系统，包括：
光源，其被配置为发射宽带光；
可切换颜色滤波器，其被设置为从所述光源接收光，所述可切换颜色滤波器包括：
第一波长选择性滤波器，其被配置为衰减具有第一颜色的光的透射，所述第一波长选择性滤波器由电气信号控制；以及
第二波长选择性滤波器，其被配置为衰减具有第二颜色的光的透射，所述第二波长选择性滤波器由电气信号控制；以及
空间光调制器，所述可切换颜色滤波器被设置在所述光源与所述空间光滤波器之间的光路中，使得穿过所述可切换滤波器的来自所述光源的光照射所述空间光调制器，所述空间光调制器包括被配置为使用入射在其上的光形成图像的多个像素。
2.根据示例1所述的系统，其中，所述第一波长选择性滤波器被配置为响应于电气信号而阻挡具有所述第一颜色的光的透射，并且所述第二波长选择性滤波器被配置为响应于电气信号而阻挡具有所述第二颜色的光的透射。
3.根据示例2或3所述的系统，其中，所述可切换颜色滤波器还包括第三波长选择性滤波器，其被配置为响应于电气信号而衰减具有第三颜色的光的透射，所述第三波长选择性滤波器由电气信号控制。
4.根据示例3所述的系统，其中，所述第三波长选择性滤波器被配置为响应于电气信号而阻挡具有所述第二颜色的光的透射。
5.根据前述示例中的任一项所述的系统，其中，所述光源被配置为发射白光。
6.根据前述示例中的任一项所述的系统，其中，所述光源包括白LED。
7.根据前述示例中的任一项所述的系统，其中，所述空间光调制器包括液晶空间光调制器。
8.根据前述示例中的任一项所述的系统，还包括颜色混合元件，其被设置在所述可切换颜色滤波器与所述空间光调制器之间的光路中。
9.根据前述示例中的任一项所述的系统，其中，所述波长选择性滤波器中的一个或多个包括胆甾型液晶。
10.根据示例3-9中的任一项所述的系统，其中，所述第一、第二和第三颜色是红色、绿色和蓝色。
11.根据示例10所述的系统，其中，响应于电气信号的缺少，所述第一、第二和第三波长选择性滤波器中的每一个被配置为发射红、绿和蓝光。
12.根据前述示例中的任一项所述的系统，其中，响应于电气信号的缺少，所述第一和第二波长选择性滤波器中的每一个被配置为通过其透射所述可见光谱。
13.根据前述示例中的任一项所述的系统，其中：
所述第一波长选择性滤波器被配置为透射具有所述第二颜色的光；以及
所述第二波长选择性滤波器被配置为透射具有所述第一颜色的光。
14.根据示例3-12中的任一项所述的系统，其中：
所述第一波长选择性滤波器被配置为透射具有所述第二和第三颜色的光；
所述第二波长选择性滤波器被配置为透射具有所述第一和第三颜色的光；以及
所述第三波长选择性滤波器被配置为透射具有所述第一和第二颜色的光。
15.根据前述示例中的任一项所述的系统，其中，所述第一、第二和第三波长选择性滤波器被配置为顺序地去激活。
16.根据前述示例中的任一项所述的系统，还包括波导，其被设置在所述光源与所述空间光调制器之间的光路中，所述波导被配置为从所述可切换颜色滤波器接收光以向所述空间光调制器提供照明。
17.根据前述示例中的任一项所述的系统，还包括楔形转向元件，其被设置在所述光源与所述空间光调制器之间的光路中，所述楔形转向元件被配置为从所述可切换颜色滤波器接收光以向所述空间光调制器提供照明。
18.根据前述示例中的任一项所述的系统，还包括分束器，其被设置在所述光源与所述空间光调制器之间的光路中，所述分束器被配置为从所述可切换颜色滤波器接收光以向所述空间光调制器提供照明。
19.根据前述示例中的任一项所述的系统，还包括偏振敏感反射器，其被设置在所述光源与所述空间光调制器之间的光路中，所述偏振敏感反射器被配置为从所述可切换颜色滤波器接收光以向所述空间光调制器提供照明。
20.根据前述示例中的任一项所述的系统，还包括偏振分束器，其被设置在所述光源与所述空间光调制器之间的光路中，所述偏振分束器被配置为从所述可切换颜色滤波器接收光以向所述空间光调制器提供照明。
示例章节XV
1.一种显示设备，包括：
照明模块，包括：
至少一个颜色混合元件，其包括第一二向色束组合器元件和第二二向色束组合器元件；
多个光发射器，包括：
第一光发射器，其被配置为将具有第一颜色的光发射到所述至少一个颜色混合元件中；以及
第二光发射器，其被配置为将具有第二颜色的光发射到所述至少一个颜色混合元件中，
其中，所述至少一个颜色混合元件被配置为将具有第一颜色的光和具有第二颜色的光组合；
相对于所述照明模块设置的波导，其被配置为从所述照明模块接收组合光中的至少一些，使得接收光中的至少一些在其中通过全内反射引导；
相对于所述波导设置的一个或多个转向元件，其被配置为将光重引导并且射出所述波导；以及
相对于所述波导设置的空间光调制器，其被配置为接收并且调制从所述波导射出的光。
2.根据示例1所述的显示设备，其中，所述至少一个颜色混合元件包括x-立方体，其包括所述第一和第二二向色束组合器元件。
3.根据示例1或2所述的显示设备，其中，所述多个光发射器包括第三光发射器，其被配置为将具有第三颜色的光发射到所述至少一个颜色混合元件中，并且其中，所述至少一个颜色混合元件被配置为将具有第一颜色的光、具有第二颜色的光和具有第三颜色的光组合。
4.根据示例3所述的显示设备，其中，所述第一二向色束组合器元件被配置为反射来自所述第一光发射器的光，其中，所述第二二向色束组合器元件被配置为反射来自所述第二光发射器的光，并且其中，所述第一和第二二向色束组合器被配置为透射来自所述第三光发射器的光。
5.根据示例1所述的显示设备，其中，所述至少一个颜色混合元件包括：
第一颜色混合元件，其包括所述第一二向色束组合器元件；以及
第二颜色混合元件，其包括所述第二二向色束组合器元件。
6.根据示例5所述的显示设备，其中，所述第一光发射器被配置为将具有第一颜色的光发射到所述第一颜色混合元件中，并且其中，所述第二光发射器被配置为将具有所述第二颜色的光发射到所述第二颜色混合元件中。
7.根据示例5或6所述的显示设备，其中，所述多个光发射器包括第三光发射器，其被配置为将具有第三颜色的光发射到所述第二颜色混合元件中，并且其中，所述第一和第二颜色混合元件被配置为将具有第一颜色的光、具有第二颜色的光和具有第三颜色的光组合。
8.根据示例5-7中的任一项所述的显示设备，其中，所述第一颜色混合元件和所述第二颜色混合元件彼此邻近。
9.根据示例5所述的显示设备，其中，所述至少一个颜色混合元件包括第三颜色混合元件，其包括第三二向色束组合器元件，其中，所述多个光发射器包括第三光发射器，其被配置为将具有第三颜色的光发射到所述第三二向色束组合器元件中，并且其中，所述第一、第二和第三颜色混合元件被配置为将具有第一颜色的光、具有第二颜色的光和具有第三颜色的光组合。
10.根据示例1所述的显示设备，其中，所述多个光发射器包括第三光发射器，所述第三光发射器被配置为发射具有第三颜色的光，其中，所述照明模块还包括转向反射镜，所述转向反射镜被配置为将来自所述第三发射器的光重引导到所述至少一个颜色混合元件中，并且其中，所述至少一个颜色混合元件被配置为将具有第一颜色的光、具有第二颜色的光和具有第三颜色的光组合。
11.根据示例10所述的显示设备，其中，所述转向反射镜包括倾斜反射表面。
12.根据示例10或11所述的显示设备，其中，所述转向反射镜包括棱镜。
13.根据示例1-12中的任一项所述的显示设备，其中，所述至少一个颜色混合元件包括一个或多个棱镜、立方体棱镜、矩形棱镜、微棱镜和/或束组合器板。
14.根据示例1-13中的任一项所述的显示设备，其中，所述第一和/或第二二向色束组合器元件包括一个或多个二向色反射器、二向色反射镜、二向色膜、二向色涂层、和/或波长选择性滤波器。
15.根据示例1-14中的任一项所述的显示设备，其中，所述多个光发射器包括一个或多个发光二极管(LED)。
16.根据示例1-14中的任一项所述的显示设备，其中，所述多个光发射器包括一个或多个激光器。
17.根据示例1-16中的任一项所述的显示设备，其中，所述多个光发射器对接(butt)耦合到所述至少一个颜色混合元件。
18.根据示例1-16中的任一项所述的显示设备，其中，所述多个光发射器与所述至少一个颜色混合元件隔开。
19.根据示例1-18中的任一项所述的显示设备，其中，所述照明模块包括至少一个漫射器。
20.根据示例19所述的显示设备，其中，所述至少一个颜色混合元件和所述至少一个漫射器沿着公共光路设置，使得所述漫射器被配置为从所述多个光发射器接收光。
21.根据示例1-20中的任一项所述的显示设备，其中，所述照明模块包括一个或多个束成形光学器件，其被设置在所述多个光发射器与所述至少一个颜色混合元件之间，所述一个或多个束成形光学器件被配置为对进入所述至少一个颜色混合元件的光束进行成形。
22.根据示例21所述的显示设备，其中，所述一个或多个束成形光学器件包括一个或多个准直透镜。
23.根据示例22所述的显示设备，其中，所述一个或多个透镜具有负屈光力。
24.根据示例1-23中的任一项所述的显示设备，其中，所述波导包括楔形光转向元件，所述楔形光转向元件包括：
第一表面，其平行于水平轴；以及
第二表面，其与所述第一表面相对并且相对于所述水平轴倾斜楔角α。
25.根据示例24所述的显示设备，其中，所述楔角α是从约15度到约45度。
26.根据示例1-25中的任一项所述的显示设备，其中，所述波导包括光输入表面，所述光输入表面被配置为接收从所述照明模块发射的光，并且其中，所述波导包括反射器，所述反射器被设置在与所述光输入表面相对的一侧。
27.根据示例1-26中的任一项所述的显示设备，还包括折射光学元件，其被设置在所述波导上。
28.根据示例1-27中的任一项所述的显示设备，其中，所述空间光调制器包括反射空间光调制器，其被配置为反射并且调制入射在其上的光。
29.根据示例1-27中的任一项所述的显示设备，其中，所述空间光调制器包括透射空间光调制器，其被配置为调制被透射通过所述空间光调制器的光。
30.一种被配置为将光投射到用户的眼睛以将增强现实图像内容显示在所述用户的视场中的头戴式显示系统，所述头戴式显示系统包括：
框架，其被配置为支撑在所述用户的头部上；
目镜，其被设置在所述框架上；以及
根据示例1-29中的任一项所述的显示设备。
31.根据示例30所述的头戴式显示系统，其中，所述波导和所述空间光调制器相对于所述目镜设置，以将调制光引导到所述波导中，使得所述调制光被引导到所述用户的眼睛中以在其中形成图像。
示例章节XVI
1.一种光学设备，包括：
第一和第二颜色混合元件，其各自包括：
第一端和第二端，其中，所述第二端大于所述第一端，使得其之间的表面倾斜，其中，所述第一颜色混合元件的第一端邻近所述第二颜色混合元件的第二端，使得所述第一和第二颜色混合元件的倾斜表面形成较大倾斜表面，其中，所述第一颜色混合元件包括第一二向色束组合器元件，并且其中，所述第二颜色混合元件包括第二二向色束组合器元件。
2.根据示例1所述的光学设备，还包括：
多个光发射器，包括：
第一光发射器，其被配置为将具有第一颜色的光发射到所述第一颜色混合元件中；以及
第二光发射器，其被配置为将具有第二颜色的光发射到所述第二颜色混合元件中。
3.根据示例2所述的光学设备，其中，所述多个光发射器包括第三光发射器，其被配置为将具有第三颜色的光发射到所述第二颜色混合元件中，并且其中，所述第一和第二颜色混合元件被配置为将具有第一颜色的光、具有第二颜色的光和具有第三颜色的光组合。
4.根据示例2或3所述的光学设备，其中，第一光发射器被配置为将光注入到所述第一颜色混合元件的倾斜表面中。
5.根据示例2或3所述的光学设备，其中，第一光发射器被配置为将光注入到与所述第一颜色混合元件的倾斜表面相对的表面中。
6.根据示例2-5中的任一项所述的光学设备，其中，所述第二光发射器被配置为将光注入到所述第二颜色混合元件的倾斜表面中。
7.根据示例2-5中的任一项所述的光学设备，其中，所述第二光发射器被配置为将光注入到与所述第二颜色混合元件的倾斜表面相对的表面中。
8.根据示例1-7中的任一项所述的光学设备，其中，所述第一和第二二向色束组合器元件被配置为沿着公共光路引导来自所述多个光发射器的光。
9.根据示例8所述的光学设备，其中，所述第一颜色混合元件和第二颜色混合元件的倾斜表面相对于所述公共光路倾斜。
10.根据示例1-9中的任一项所述的光学设备，其中，所述第一颜色混合元件和第二颜色混合元件的倾斜表面彼此共面。
11.根据示例2所述的光学设备，其中，所述多个光发射器包括被配置为发射具有第三颜色的光的第三光发射器，其中，所述光学设备还包括转向反射镜，所述转向反射镜被配置为将来自所述第三发射器的光重引导到所述第二颜色混合元件中，并且其中，所述第一和第二颜色混合元件被配置为将具有第一颜色的光、第二颜色的光和具有第三颜色的光组合。
12.根据示例11所述的光学设备，其中，所述转向反射镜包括倾斜反射表面。
13.根据示例11或12所述的光学设备，其中，所述转向反射镜包括棱镜。
14.根据示例1-13中的任一项所述的光学设备，其中，所述第一和/或第二颜色混合元件包括一个或多个棱镜、立方体棱镜、矩形棱镜、微棱镜和/或束组合器板。
15.根据示例1-14中的任一项所述的光学设备，其中，所述第一和/或第二二向色束组合器元件包括一个或多个二向色反射器、二向色反射镜、二向色膜、二向色涂层、和/或波长选择性滤波器。
16.根据示例2-15中的任一项所述的光学设备，其中，所述多个光发射器包括一个或多个发光二极管(LED)。
17.根据示例2-15中的任一项所述的光学设备，其中，所述多个光发射器包括一个或多个激光器。
18.根据示例2-17中的任一项所述的光学设备，其中，所述第一光发射器对接耦合到所述第一颜色混合元件和/或所述第二光发射器对接耦合到所述第二颜色混合元件。
19.根据示例2-17中的任一项所述的光学设备，其中，所述第一光发射器与所述第一颜色混合元件隔开和/或所述第二光发射器与所述第二颜色混合元件隔开。
20.根据示例2-19中的任一项所述的光学设备，还包括至少一个漫射器。
21.根据示例20所述的光学设备，其中，所述第一和第二颜色混合元件和所述至少一个漫射器沿着公共光路设置，使得所述漫射器被配置为从所述多个光发射器接收光。
22.根据示例2-21中的任一项所述的光学设备，还包括一个或多个束成形光学器件，其被设置在所述多个光发射器与所述第一和/或第二颜色混合元件之间，所述一个或多个束成形光学器件被配置为对进入所述第一和/或第二颜色混合元件的光束进行成形。
23.根据示例22所述的光学设备，其中，所述一个或多个束成形光学器件包括一个或多个准直透镜。
24.根据示例23所述的光学设备，其中，所述一个或多个透镜具有负屈光力。
25.根据示例2-24中的任一项所述的光学设备，还包括：
相对于所述第一和第二颜色混合元件设置的波导，其被配置为至少从所述第一和第二颜色混合元件接收一些光，使得所述接收光中的至少一些在其中通过全内反射引导。
26.根据示例25所述的光学设备，其中，所述波导包括楔形光转向元件，包括：
第一表面，其平行于水平轴；以及
第二表面，其与所述第一表面相对并且相对于所述水平轴倾斜楔角α。
27.根据示例26所述的光学设备，其中，所述楔角α是从约15度到约45度。
28.根据示例25-27中的任一项所述的光学设备，其中，所述波导包括光输入表面，所述光输入表面被配置为接收从所述第一和第二颜色混合元件发射的光，并且其中，所述波导包括反射器，所述反射器被设置在与所述光输入表面相对的一侧。
29.根据示例25-28中的任一项所述的光学设备，还包括相对于所述波导设置的一个或多个转向元件，其被配置为将光重引导并且射出所述波导。
30.根据示例29所述的光学设备，其中，所述一个或多个转向元件包括一个或多个转向层、偏振选择性元件、衍射光学元件、和/或全息光学元件。
31.根据示例25-30中的任一项所述的光学设备，还包括折射光学元件，其被设置在所述波导上。
32.根据示例25-31中的任一项所述的光学设备，还包括相对于所述波导设置的空间光调制器，其被配置为接收并且调制从所述波导射出的光。
33.根据示例32所述的光学设备，其中，所述空间光调制器包括反射空间光调制器，其被配置为反射并且调制入射在其上的光。
34.根据示例32所述的光学设备，其中，所述空间光调制器包括透射空间光调制器，其被配置为调制透射通过所述空间光调制器的光。
35.一种被配置为将光投射到用户的眼睛以将增强现实图像内容显示在所述用户的视场中的头戴式显示系统，所述头戴式显示系统包括：
框架，其被配置为支撑在所述用户的头部上；
目镜，其被设置在所述框架上；以及
根据示例32-34中的任一项所述的光学设备。
36.根据示例35所述的头戴式显示系统，其中，所述波导和所述空间光调制器相对于所述目镜设置以将所述调制光引导到所述波导中，使得所述调制光被引导到所述用户的眼睛中以在其中形成图像。
示例章节XVII
1.一种光学设备，包括：
波导，包括：
第一表面，其平行于水平轴；
第二表面，其与所述第一表面相对；
第三表面，其在所述第一表面与所述第二表面之间，所述第三表面包括反射元件；
第四表面，其与所述第三表面相对；以及
第一和第二二向色束组合元件，其被设置在所述波导内，
其中，所述第一二向色束组合元件被配置为朝向所述反射元件反射来自第一光发射器的具有第一颜色的光，其中，所述第二二向色束组合元件被配置为朝向所述反射元件反射来自第二光发射器的具有第二颜色的光，并且其中，所述第一和第二二向色束组合元件被配置为将具有第一颜色的光和具有第二颜色的光组合。
2.根据示例1所述的光学设备，其中，所述第一和第二二向色束组合元件被配置为透射来自第三光发射器的具有第三颜色的光，并且其中，所述第一和第二二向色束组合元件被配置为将具有第一颜色的光、具有第二颜色的光和具有第三颜色的光组合。
3.根据示例1-2中的任一项所述的光学设备，其中，所述第一和/或第二二向色束组合器元件相对于所述波导的第一表面倾斜。
4.根据示例1-3中的任一项所述的光学设备，其中，所述第一和/或第二二向色束组合器元件包括一个或多个二向色涂层或层。
5.根据示例1-4中的任一项所述的光学设备，其中，所述波导包括楔形光转向元件，其中，所述第二表面相对于所述水平轴倾斜楔角α。
6.根据示例5所述的光学设备，所述楔角α在约15度与约45度之间。
7.根据示例2-6中的任一项所述的光学设备，还包括多个光发射器，其包括所述第一、第二和第三光发射器。
8.根据示例7所述的光学设备，其中，所述第一光发射器被配置为将光注入到所述波导的第一表面中。
9.根据示例7所述的光学设备，其中，所述第一光发射器被配置为将光注入到所述波导的第二表面中。
10.根据示例7-9中的任一项所述的光学设备，其中，所述第二光发射器被配置为将光注入到所述波导的第一表面中。
11.根据示例7-9中的任一项所述的光学设备，其中，所述第二光发射器被配置为将光注入到所述波导的第二表面中。
12.根据示例7-11中的任一项所述的光学设备，其中，所述第三光发射器被配置为将光注入到所述波导的第四表面中。
13.根据示例7-12中的任一项所述的光学设备，其中，所述多个光发射器包括一个或多个发光二极管(LED)。
14.根据示例7-12中的任一项所述的光学设备，其中，所述多个光发射器包括一个或多个激光器。
15.根据示例1-14中的任一项所述的光学设备，还包括相对于所述波导设置的一个或多个转向元件，其被配置为将光重引导并且射出所述波导。
16.根据示例15所述的光学设备，其中，所述一个或多个转向元件包括一个或多个转向层、偏振选择性元件、衍射光学元件、和/或全息光学元件。
17.根据示例1-16中的任一项所述的光学设备，还包括折射光学元件，其被设置在所述波导上。
18.根据示例1-17中的任一项所述的光学设备，还包括相对于所述波导设置的空间光调制器，其被配置为接收并且调制从所述波导射出的光。
19.根据示例18所述的光学设备，其中，所述空间光调制器包括反射空间光调制器，其被配置为反射并且调制入射在其上的光。
20.根据示例18所述的光学设备，其中，所述空间光调制器包括透射空间光调制器，其被配置为调制透射通过所述空间光调制器的光。
21.一种被配置为将光投射到用户的眼睛以将增强现实图像内容显示在所述用户的视场中的头戴式显示系统，所述头戴式显示系统包括：
框架，其被配置为支撑在所述用户的头部上；
目镜，其被设置在所述框架上；以及
根据示例18-20中的任一项所述的光学设备。
22.根据示例21所述的头戴式显示系统，其中，所述波导和所述空间光调制器相对于所述目镜设置以将所述调制光引导到所述波导中，使得所述调制光被引导到所述用户的眼睛中以在其中形成图像。
示例章节XVIII
1.一种集成光学设备，包括：
至少一个二向色组合器，
多个光发射器，包括：
第一光发射器，其被配置为将具有第一颜色的光发射到所述至少一个二向色组合器中；以及
第二光发射器，其被配置为将具有第二颜色的光发射到所述至少一个二向色组合器中；以及
光积分器，其邻近所述至少一个二向色组合器设置，
其中，所述至少一个二向色组合器被配置为将具有第一颜色的光和具有第二颜色的光组合，并且其中，所述光积分器被配置为从所述至少一个二向色组合器接收所述组合光中的至少一些。
2.根据示例1所述的集成光学设备，其中，所述多个光发射器包括第三光发射器，所述第三光发射器被配置为将具有第三颜色的光发射到所述至少一个二向色组合器中，并且其中，所述至少一个二向色组合器被配置为将具有第一颜色的光、具有第二颜色的光和具有第三颜色的光组合。
3.根据示例2所述的集成光学设备，其中，所述至少一个二向色组合器包括第一和第二二向色组合元件，其中，所述第一二向色组合元件被配置为反射来自所述第一光发射器的光，其中，所述第二二向色组合元件被配置为反射来自所述第二光发射器的光，并且其中，所述第一和第二二向色组合元件被配置为透射来自所述第三光发射器的光。
4.根据示例2所述的集成光学设备，其中，所述至少一个二向色束组合器包括单个二向色束组合元件，其中，所述单个二向色束组合元件被配置为反射来自所述第一和第二光发射器的光并且透射来自所述第三光发射器的光。
5.根据示例1-4中的任一项所述的集成光学设备，其中，所述至少一个二向色束组合器包括一个或多个倾斜表面，其被配置为沿着公共光路引导来自所述多个光发射器的光。
6.根据示例5所述的集成光学设备，其中，所述一个或多个倾斜表面相对于所述公共光路倾斜。
7.根据示例1-6中的任一项所述的集成光学设备，其中，所述至少一个二向色束组合器包括一个或多个二向色涂层。
8.根据示例1-7中的任一项所述的集成光学设备，其中，所述光积分器包括漫射特征。
9.根据示例1-8中的任一项所述的集成光学设备，其中，所述光积分器包括通过内反射侧壁限定的中空部分，通过所述内反射侧壁，光能够传播。
10.根据示例1-8中的任一项所述的集成光学设备，其中，所述光积分器包括实心光透射材料，通过所述实心光透射材料，光能够经由全内反射传播。
11.根据示例1-10中的任一项所述的集成光学设备，还包括平面外表面。
12.根据示例11所述的集成光学设备，其中，所述平面外表面具有矩形棱镜的形状。
13.一种被配置为将光投射到用户的眼睛以将增强现实图像内容显示在所述用户的视场中的头戴式显示系统，所述头戴式显示系统包括：
框架，其被配置为支撑在所述用户的头部上；
目镜，其被设置在所述框架上；
波导，其被配置为接收从根据示例1-12中的任一项所述的集成光学设备发射的光；以及
空间光调制器，其相对于所述波导设置以接收并且调制从所述波导射出的光。
14.根据示例13所述的头戴式显示系统，其中，所述波导和所述空间光调制器相对于所述目镜设置以将所述调制光引导到所述波导中，使得所述调制光被引导到所述用户的眼睛中以在其中形成图像。
示例章节XIX
1.一种光学设备，包括：
楔形光转向元件，包括：
第一表面，其平行于水平轴；
第二表面，其与所述第一表面相对并且相对于所述水平轴倾斜楔角α；
在所述第一表面与所述第二表面之间的光输入表面，其被配置为接收从光源发射的光；
端反射器，其被设置在与所述光输入表面相对的一侧；以及
多个光转向特征，其被设置在所述第二表面上，
其中，所述第二表面倾斜，使得所述光输入表面的高度小于与所述光输入表面相对反射的一侧的高度，以及
其中，耦合到所述楔形光转向元件中的光由所述端反射器反射并且朝向所述第一表面由所述多个转向特征重引导。
2.根据示例1所述的光学设备，其中，所述多个转向特征包括偏振选择性元件。
3.根据示例2所述的光学设备，其中，所述偏振选择性元件包括薄膜、介电涂层或线栅。
4.根据示例1-3中的任一项所述的光学设备，其中，所述端反射器包括球面或抛物面反射镜，其被配置为沿着平行于所述水平轴的方向重引导通过所述光输入表面接收到的光。
5.根据示例1-3中的任一项所述的光学设备，其中，所述端反射器包括反射全息结构，其包括一个或多个全息图。
6.根据示例1-5中的任一项所述的光学设备，还包括空间光调制器，其相对于所述第一表面设置，使得通过所述输入表面耦合到所述楔形光转向元件中的光由所述端反射器反射并且朝向所述第一表面由所述多个转向特征重引导并且到所述空间光调制器。
7.根据示例1-6中的任一项所述的光学设备，其中，所述多个转向特征被配置为朝向所述空间光调制器重引导具有第一偏振状态的通过所述光输入表面接收到的光的一部分。
8.根据示例1-7中的任一项所述的光学设备，其中，所述多个转向特征被配置为透射具有第二偏振状态的从所述空间光调制器反射的光的一部分。
9.根据示例1-8中的任一项所述的光学设备，还包括折射光学元件，其被设置在所述光转向元件上。
10.根据示例9所述的光学设备，还包括偏振选择性部件，其被设置在所述折射光学元件上。
11.根据示例1-10中的任一项所述的光学设备，其中，所述楔角α在约15度与约45度之间。
12.根据示例1-11中的任一项所述的光学设备，还包括光源，所述光源相对于所述输入表面设置，使得通过所述输入表面耦合到所述楔形光转向元件中的来自所述源的光由所述端反射器反射，并且在相对于所述第一表面的法线的约10度之间的角范围内朝向所述第一表面由所述多个转向特征重引导。
13.根据示例1-12中的任一项所述的光学设备，其中，所述端反射器被配置为对入射在其上的来自所述发射器的光进行准直。
14.一种光学设备，包括：
楔形光转向元件，包括：
第一表面；
第二表面，其与所述第一表面相对并且相对于所述第一表面倾斜楔角α；
在所述第一表面与所述第二表面之间的光输入表面，其被配置为接收从光源发射的光；
端反射器，其被设置在与所述光输入表面相对的一侧；以及
多个光转向特征，其被设置在所述第二表面上，
其中，所述第二表面倾斜，使得所述光输入表面的高度小于与所述光输入表面相对反射的一侧的高度，以及
其中，耦合到所述楔形光转向元件中的光由所述端反射器反射并且朝向所述第一表面由所述多个转向特征重引导。
15.根据示例14所述的光学设备，其中，所述多个转向特征包括偏振选择性元件。
16.根据示例15所述的光学设备，其中，所述偏振选择性元件包括薄膜、介电涂层或线栅。
17.根据示例14-17中的任一项所述的光学设备，其中，所述端反射器包括球面或抛物面反射镜，其被配置为沿着平行于所述第一表面的方向重引导通过所述光输入表面接收到的光。
18.根据示例14-17中的任一项所述的光学设备，其中，所述端反射器包括反射全息结构，其包括一个或多个全息图。
19.根据示例14-18中的任一项所述的光学设备，还包括空间光调制器，其相对于所述第一表面设置，使得通过所述输入表面耦合到所述楔形光转向元件中的光由所述端反射器反射并且朝向所述第一表面由所述多个转向特征重引导并且到所述空间光调制器。
20.根据示例14-19中的任一项所述的光学设备，其中，所述多个转向特征被配置为朝向所述空间光调制器重引导具有第一偏振状态的通过所述光输入表面接收到的光的一部分。
21.根据示例14-20中的任一项所述的光学设备，其中，所述多个转向特征被配置为透射具有第二偏振状态的从所述空间光调制器反射的光的一部分。
22.根据示例14-21中的任一项所述的光学设备，还包括折射光学元件，其被设置在所述光转向元件上。
23.根据示例22所述的光学设备，还包括偏振选择性部件，其被设置在所述折射光学元件上。
24.根据示例14-23中的任一项所述的光学设备，其中，所述楔角α在约15度与约45度之间。
25.根据示例14-24中的任一项所述的光学设备，还包括所述光源，所述光源相对于所述输入表面设置，使得通过所述输入表面耦合到所述楔形光转向元件中的来自所述源的光由所述端反射器反射，并且在相对于所述第一表面的法线的约10度之间的角范围内朝向所述第一表面由所述多个转向特征重引导。
26.根据示例14-25中的任一项所述的光学设备，其中，所述端反射器被配置为对入射在其上的来自所述发射器的光进行准直。
27.一种制造光学设备的方法，所述方法包括：
提供楔形光转向元件，所述楔形光转向元件包括：
第一表面和相对于所述第一表面倾斜楔角α的第二表面；以及
光输入表面，其和所述第一表面和所述第二表面相交，所述光输入表面被配置为从光源接收光；
提供偏振选择性元件，其被配置为被设置在所述楔形光转向元件的第二表面上；以及
提供反射器，其被配置为被设置在与所述光输入表面相对的一侧，所述反射器被配置为反射通过所述光输入表面输入到楔形光转向元件的来自所述光源的光。
28.根据示例27所述的方法，其中，提供偏振选择性元件包括：
提供多层透射材料；
利用偏振选择性涂层对所述多层进行构图，多个被构图的层包括包含所述偏振选择性涂层的一个或多个区域和缺少所述偏振选择性涂层的一个或多个区域；以及
将所述多个被构图的层切片以获得所述偏振选择性元件。
29.根据示例28所述的方法，其中，所述透射材料包括玻璃。
30.根据示例27或28所述的方法，其中，所述偏振选择性涂层包括一个或多个薄膜。
31.根据示例27-30中的任一项所述的方法，其中，将所述多个被构图的层切片包括以相对于所述多个被构图的层的堆叠的法线的约5°与65°之间的角将所述多个被构图的层的堆叠切片。
32.根据示例27-31中的任一项所述的方法，其中，所述偏振选择性元件被配置为被模制或者粘附到所述第二表面。
33.根据示例27-32中的任一项所述的方法，还包括提供折射光学元件，其被配置为被设置在所述楔形光转向元件上，所述折射光学元件包括：
平面表面；
倾斜表面，其相对于所述平面表面倾斜基本上等于所述楔角α的角；以及
和所述倾斜表面和所述平面表面相交的表面，
其中，所述折射光学元件被配置为被设置在所述楔形光转向元件上，其中，所述折射光学元件的倾斜表面面向所述第二表面，并且与所述倾斜表面和所述平面表面相交的表面面向所述反射器。
34.根据示例33所述的方法，还包括在和所述倾斜表面和所述平面表面相交的表面的一侧提供光吸收元件。
35.一种光学设备，包括：
第一主表面；
第二主表面，其相对于所述第一表面倾斜角α；
光输入表面，其和所述第一主表面和所述第二主表面相交并且被配置为从光源接收光；
反射器，其在与所述光输入表面相对的一侧并且被配置为反射通过所述光输入表面接收到的来自所述光源的光；以及
偏振选择性元件，其在所述第二主表面上，所述偏振选择性元件包括：
第一透射表面；
第二透射表面；
在所述第一透射表面与所述第二透射表面之间的包括偏振选择性涂层的一个或多个区域；以及
在所述第一透射表面与所述第二透射表面之间的缺少偏振选择性涂层的一个或多个区域，
其中，包括所述偏振选择性涂层的所述一个或多个区域被配置为朝向所述第一表面转向从所述反射器反射的光，以及
其中，缺少所述偏振选择性涂层的一个或多个区域被配置为通过从所述反射器反射的光。
36.根据示例35所述的光学设备，其中，所述角α在约5°与约80°之间。
37.根据示例35-36中的任一项所述的光学设备，其中，所述角α小于约45°。
38.根据示例35-37中的任一项所述的光学设备，其中，所述角在约8°与约35°之间。
39.根据示例35-36中的任一项所述的光学设备，其中，所述角在约5°与约55°之间。
40.根据示例35-39中的任一项所述的光学设备，其中，包括所述偏振选择性涂层的一个或多个区域以相对于所述第一透射表面或者所述第二透射表面中的至少一个的横向角而倾斜。
41.根据示例40所述的光学设备，其中，所述横向角在约5°与65°之间。
42.根据示例40-41中的任一项所述的光学设备，其中，所述横向角在约10°与35°之间。
43.根据示例40-42中的任一项所述的光学设备，其中，所述横向角是约21°。
44.根据示例35-43中的任一项所述的光学设备，还包括折射光学元件，包括：
平面表面；
倾斜表面，其相对于所述平面表面倾斜基本上等于所述楔角α的角；以及
和所述倾斜表面和所述平面表面相交的表面，
其中，所述折射光学元件被配置为被设置在所述第二主表面上，使得所述折射光学元件的倾斜表面面向所述第二主表面，并且和所述倾斜表面和所述平面表面相交的表面面向所述反射器。
45.根据示例44所述的光学设备，还包括光吸收部件，其被设置在与所述折射光学元件的所述倾斜表面和所述平面表面相交的表面的一侧。
46.根据示例45所述的光学设备，其中，与所述折射光学元件的所述倾斜表面和所述平面表面相交的表面包括所述光吸收部件。
47.根据示例35-46中的任一项所述的光学设备，其中，所述偏振选择性涂层包括一个或多个薄膜。
48.根据示例35-46中的任一项所述的光学设备，其中，所述偏振选择性涂层包括液晶。
49.根据示例48所述的光学设备，其中，所述偏振选择性涂层包括胆甾型液晶。
50.根据示例35-46中的任一项所述的光学设备，其中，所述偏振选择性涂层包括介电涂层。
51.根据示例35-50中的任一项所述的光学设备，其中，所述反射器中的曲率或者倾斜中的至少一个被配置为沿着平行于所述第一主表面的方向反射光。
52.根据示例35-51中的任一项所述的光学设备，其中，所述反射器包括曲面镜或者反射全息结构中的至少一个。
53.一种光学设备，包括：
第一主表面；
第二主表面，其相对于所述第一表面倾斜角α；
光输入表面，其和所述第一主表面和所述第二主表面相交并且被配置为从光源接收光；
反射器，其在与所述光输入表面相对的一侧并且被配置为反射通过所述光输入表面接收到的来自所述光源的光；以及
偏振选择性元件，其在所述第二主表面上，所述偏振选择性元件被配置为朝向所述第一表面转向从所述反射器反射的光的至少一部分。
54.根据示例53所述的光学设备，其中，所述角α在约5°与约80°之间。
55.根据示例53-54中的任一项所述的光学设备，其中，所述角α小于约45°。
56.根据示例53-56中的任一项所述的光学设备，其中，所述角在约8°与约35°之间。
57.根据示例53-55中的任一项所述的光学设备，其中，所述角在约5°与约55°之间。
58.根据示例53-57中的任一项所述的光学设备，其中，所述光转向元件包括多个光转向特征。
59.根据示例58所述的光学设备，其中，所述偏振选择性元件包括偏振选择性涂层、液晶元件、介电涂层或线栅中的至少一个。
60.根据示例53-59中的任一项所述的光学设备，还包括折射光学元件，包括：
平面表面；
倾斜表面，其相对于所述平面表面倾斜基本上等于所述楔角α的角；以及
和所述倾斜表面和所述平面表面相交的表面，
其中，所述折射光学元件被配置为被设置在所述第二主表面上，使得所述折射光学元件的倾斜表面面向所述第二主表面，并且和所述倾斜表面和所述平面表面相交的表面面向所述反射器。
61.根据示例60所述的光学设备，还包括光吸收部件，其被设置在和所述折射光学元件的所述倾斜表面和所述平面表面相交的表面的一侧。
62.根据示例61所述的光学设备，其中，和所述折射光学元件的所述倾斜表面和所述平面表面相交的表面包括所述光吸收部件。
63.根据示例53-62中的任一项所述的光学设备，其中，所述反射器中的曲率或者倾斜中的至少一个被配置为沿着平行于所述第一主表面的方向反射光。
64.根据示例53-62中的任一项所述的光学设备，其中，所述反射器的曲率或者倾斜中的至少一个被配置，使得从所述反射器反射的光朝向远离所述第一主表面的所述第二主表面的一侧的聚焦区会聚。
65.根据示例64所述的光学设备，其中，所述偏振选择性元件包括多个转向特征，其被配置为提供屈光力。
66.根据示例53-65中的任一项所述的光学设备，其中，所述反射器包括曲面镜或者反射全息结构中的至少一个。
67.一种制造光学设备的方法，包括：
提供多层透射材料；
将偏振选择性涂层设置在所述多个层上；
堆叠包括所述偏振选择性涂层的所述多个层；以及
将所述多个堆叠层切片以获得所述偏振选择性元件。
68.根据示例67所述的方法，其中，所述透射材料包括玻璃。
69.根据示例67或68所述的方法，其中，所述偏振选择性涂层包括一个或多个薄膜。
70.根据示例67-69中的任一项所述的方法，其中，将所述多个堆叠层切片包括以相对于所述多个堆叠层的法线的约5°与65°之间的角将所述多个堆叠层切片。
71.根据示例67-70中的任一项所述的方法，还包括利用粘合剂将所述多个堆叠层的单独层粘附在一起。
72.根据示例67-70中的任一项所述的方法，其中，所述偏振选择性元件被配置为被模制或者粘附到光学部件。
73.根据示例67-72中的任一项所述的方法，其中，将所述偏振选择性涂层设置在所述多个层上包括将所述偏振选择性涂层设置在所述多个层的一个或多个区域上，使得所述多个层的一个或多个其他区域缺少所述偏振选择性涂层。
74.一种光学设备，包括：
第一主表面和第二主表面；
光输入表面，其和所述第一主表面和所述第二主表面相交并且被配置为从光源接收光；
反射器，其在与所述光输入表面相对的一侧并且被配置为反射通过所述光输入表面接收到的来自所述光源的光；以及
偏振选择性元件，其在所述第二主表面上，所述偏振选择性元件包括：
第一透射表面；
第二透射表面；
在所述第一透射表面与所述第二透射表面之间的包括偏振选择性涂层的一个或多个区域；以及
所述第一透射表面与所述第二透射表面之间的缺少偏振选择性涂层的一个或多个区域，
其中，包括所述偏振选择性涂层的所述一个或多个区域被配置为朝向所述第一表面转向从所述反射器反射的光，以及
其中，缺少所述偏振选择性涂层的所述一个或多个区域被配置为通过从所述反射器反射的光。
75.根据示例74所述的光学设备，其中，所述主表面以角α相对于所述第一主表面倾斜。
76.根据示例75所述的光学设备，其中，所述角α在约5°与约80°之间。
77.根据示例75-76中的任一项所述的光学设备，其中，所述角α小于约45°。
78.根据示例75-77中的任一项所述的光学设备，其中，所述角在约8°与约35°之间。
79.根据示例75-78中的任一项所述的光学设备，其中，所述角在约5°与约55°之间。
80.根据示例74-79中的任一项所述的光学设备，其中，包括所述偏振选择性涂层的所述一个或多个区域以相对于所述第一透射表面或者所述第二透射表面中的至少一个的横向角而倾斜。
81.根据示例80所述的光学设备，其中，所述横向角在约5°与65°之间。
82.根据示例80-81中的任一项所述的光学设备，其中，所述横向角在约10°与35°之间。
83.根据示例80-82中的任一项所述的光学设备，其中，所述横向角是约21°。
84.根据示例74-83中的任一项所述的光学设备，还包括所述第二主表面上的折射光学元件。
85.根据示例84所述的光学设备，其中，所述折射光学元件包括第一表面、第二表面以及和所述第一和第二表面相交的第三表面，其中，所述折射光学元件被配置为被设置在所述第二主表面上，使得所述第三表面相交面向所述反射器。
86.根据示例85所述的光学设备，还包括光吸收部件，其被设置在所述折射光学元件的第三表面的一侧。
87.根据示例86所述的光学设备，其中，所述折射光学元件的第三表面包括所述光吸收部件。
88.根据示例74-87中的任一项所述的光学设备，其中，所述偏振选择性涂层包括一个或多个薄膜。
89.根据示例74-87中的任一项所述的光学设备，其中，所述偏振选择性涂层包括液晶。
90.根据示例88所述的光学设备，其中，所述偏振选择性涂层包括胆甾型液晶。
91.根据示例74-87中的任一项所述的光学设备，其中，所述偏振选择性涂层包括介电涂层。
92.根据示例74-87中的任一项所述的光学设备，其中，所述反射器中的曲率或者倾斜中的至少一个被配置为沿着平行于所述第一主表面的方向反射光。
93.根据示例74-87中的任一项所述的光学设备，其中，所述反射器包括曲面镜或者反射全息结构中的至少一个。
94.一种光学设备，包括：
第一主表面；
第二主表面；
光输入表面，其和所述第一主表面和所述第二主表面相交并且被配置为从光源接收光；
反射器，其在与所述光输入表面相对的一侧并且被配置为反射通过所述光输入表面接收到的来自所述光源的光；以及
光转向元件，其在所述第二主表面上，所述光转向元件被配置为朝向所述第一表面转向从所述反射器反射的光的至少一部分。
95.根据示例94所述的光学设备，其中，所述第二主表面以约5°与约80°之间的角α相对于所述第一主表面倾斜。
96.根据示例95所述的光学设备，其中，所述角α小于约45°。
97.根据示例95-96中的任一项所述的光学设备，其中，所述角在约8°与约35°之间。
98.根据示例95-97中的任一项所述的光学设备，其中，所述角在约5°与约55°之间。
99.根据示例94-98中的任一项所述的光学设备，其中，所述光转向元件包括多个光转向特征。
100.根据示例99所述的光学设备，其中，所述多个光转向特征包括偏振选择性元件。
101.根据示例100所述的光学设备，其中，所述偏振选择性元件包括偏振选择性涂层、液晶或线栅。
102.根据示例99-101中的任一项所述的光学设备，其中，所述多个光转向特征中的每一个包括小面的对。
103.根据示例102所述的光学设备，其中，所述小面的对中的至少一个是弯曲的。
104.根据示例102-103中的任一项所述的光学设备，其中，所述小面的对中的至少一个包括所述偏振选择性元件。
105.根据示例100-104中的任一项所述的光学设备，其中，所述偏振选择性元件被配置为反射具有第一偏振状态的光并且透射具有第二偏振状态的光。
106.根据示例100-105中的任一项所述的光学设备，其中，所述偏振选择性元件包括多个薄膜。
107.根据示例100-105中的任一项所述的光学设备，其中，所述偏振选择性元件包括一个或多个介电层。
108.根据示例100-105中的任一项所述的光学设备，其中，所述偏振选择性元件包括多个线栅。
109.根据示例100-105中的任一项所述的光学设备，其中，所述偏振选择性元件是宽带涂层，其被配置为反射具有第一偏振状态的所述可见光谱范围内的多个波长处的光并且透射具有第二偏振状态的所述可见光谱范围内的多个波长处的光。
110.根据示例100-109中的任一项所述的光学设备，其中，接收从所述反射器反射的光的小面的对中的一个至少部分地包括所述偏振选择性元件，并且所述小面的对中的另一个不包括所述偏振选择性元件。
111.根据示例100-110中的任一项所述的光学设备，其中，接收从所述反射器反射的光的小面的对中的一个以相对于所述第一主表面的法线的约45度的角倾斜并且至少部分地包括所述偏振选择性元件。
112.根据示例111所述的光学设备，其中，所述小面的对中的另一个以大于相对于所述第一主表面的法线的约45度的角倾斜并且不包括所述偏振选择性元件。
113.根据示例112所述的光学设备，其中，所述小面的对中的另一个平行于所述第一主表面。
114.根据示例112-113中的任一项所述的光学设备，其中，所述小面的对中的另一个不接收从所述反射器反射的光。
115.根据示例94-114中的任一项所述的光学设备，还包括所述第二主表面上的折射光学元件。
116.根据示例115所述的光学设备，其中，所述折射光学元件包括所述第二主表面上的第一表面，与所述第一表面相对的第二表面以及和所述第一和第二表面相交并且面向所述反射器的第三表面。
117.根据示例116所述的光学设备，还包括光吸收部件，其被设置在所述第三表面的一侧。
118.根据示例117所述的光学设备，其中，所述第三表面包括所述光吸收部件。
119.根据示例94-118中的任一项所述的光学设备，其中，所述反射器中的曲率或者倾斜中的至少一个被配置为沿着平行于所述第一主表面的方向反射光。
120.根据示例94-119中的任一项所述的光学设备，其中，所述反射器的曲率或者倾斜中的至少一个被配置，使得从所述反射器反射的光朝向远离所述第一主表面的所述第二主表面的一侧的聚焦区会聚。
121.根据示例94-120中的任一项所述的光学设备，其中，所述反射器包括曲面镜或者反射全息结构中的至少一个。
122.根据示例27-121中的任一项所述的光学设备，其中，所述光学设备包括波导。
123.根据示例67-121中的任一项所述的光学设备，其中，所述光学设备包括楔形转向元件。
124.根据示例27-121中的任一项所述的光学设备，其中，所述光学设备包括分束器。
125.根据示例27-121中的任一项所述的光学设备，其中，所述光学设备包括偏振敏感反射器。
126.根据示例27-121中的任一项所述的光学设备，其中，所述光学设备包括偏振分束器。
127.一种系统，包括：
空间光调制器；
至少一个光源；以及
被设置在所述至少一个光源与所述空间光照明器之间的光路中的根据示例27-121中的任一项所述的光学设备，其中，根据示例27-121中的任一项所述的光学设备被配置为从所述至少一个光源接收光并且向所述空间光调制器提供照明。
已经提供了设备(例如，光学设备、显示设备、照明器、集成光学设备等)和系统(例如，照明系统)的各种示例。这些设备和/或系统中的任一个可以包括在头戴式显示系统中以将光(例如，利用一个或多个耦入光学元件)耦合到波导和/或目镜中以形成图像。另外，设备和/或系统可以是相对小的(例如，小于1cm)，使得设备和/或系统中的一个或多个可以包括在头戴式显示系统中。例如，设备和/或系统可以相对于目镜是小的(例如，小于目镜的长度和/或宽度的三分之一)。
还已经相对于示例设备和系统描述了各种特征。取代或者补充另一示例设备或者系统中的一个或多个特征，可以使用示例设备或者系统中所描述的特征中的任何一个或多个。例如，本文所描述的特征中的任一个可以实现在楔形光转向元件、波导、偏振分束器、或分束器中。
虽然照明系统在上文中可以被描述为基于波导并且包括一个或多个波导，但是可以采用其他类型的光转向光学元件代替波导。这样的光转向光学元件可以包括将光射出光转向光学元件(例如，到空间光调制器上)的转向特征。因此，在本文所描述的示例中的任一个以及以下示例中的任一个中，对于波导的任何引用可以用光转向光学元件(而不是波导)来替换。例如，这样的光转向光学元件可以包括偏振分束器，诸如偏振分束棱镜。
在前述说明书中，本发明已经参考其特定实施例描述。然而，将明显的是，在本发明的较宽精神和范围的情况下，可以对其做出各种修改和改变。因此，说明书和附图将被认为是说明性而非限制性意义。
实际上，将理解到，本公开的系统和方法各自具有数个创新方面，其中没有单独一个仅负责或者要求本文所公开的期望的属性。上文所描述的各种特征和过程可以独立于彼此使用，或者可以以各种方式组合。所有可能的组合和子组合旨在落在本公开的范围内。
在分离的实施例的上下文中在该说明书中所描述的某些特征也可以组合实现在单个实施例中。相反地，在单个实施例中的上下文中所描述的各种特征还可以单独地或者以任何适合的子组合被实现在多个实施例中。而且，尽管特征可以上文描述为在某些组合中作用并且甚至如此初始地示例，但是在一些情况下，可以从组合切除示例组合的一个或多个特征，并且示例的组合可以涉及子组合或子组合的变型。没有单个特征或特征组对于每一个实施例是必要或不可缺少的。
将理解到，除非另外特别说明，否则本文所使用或者如使用的上下文内另外理解的条件语言(诸如尤其“可以(can)”、“能够(could)”、“也许(might)”、“可(may)”、“例如(e.g.)”等)通常旨在表达某些实施例包括而其他实施例不包括某些特征、元件和/或步骤。因此，这样的条件语言通常不旨在隐含特征、元件和/或步骤以对于一个或多个实施例所要求的任何方式或者一个或多个实施例必然包括用于在有或没有作者输入或者提示的情况下决定某些特征、元件和/或步骤是否包括或者将在任何特定实施例中执行的逻辑。术语“包括(comprising)”、“包含(including)”、“具有(having)”等是同义的并且以开放式方式包括使用，并且不排除附加元件、特征、动作、操作等。而且，术语“或者(or)”以其包括的意义(而非以其排外的意义)使用，使得当例如用于连接元件的列表时，术语“或者(or)”意味着列表中的元件中的一个、一些或全部。另外，除非另外指出，否则如使用在本申请中和随附的示例中的冠词“一(a)”、“一(an)”和“该(the)”将被理解为意味着“一个或多个”或者“至少一个”。类似地，虽然操作可以以特定次序在附图中描绘，但是将认识到，这样的操作不需要以所示的特定次序或者以顺序次序执行，或者全部所图示的操作被执行，以实现期望的结果。而且，附图可以示意性地以流程图的形式描绘一个或多个示例过程。然而，未描绘的其他操作可以包含在示意性地图示的示例方法和过程中。例如，一个或多个附加操作可以在任何所图示的操作之前、之后、同时或者之间执行。此外，在其他实施例中，操作可以重新布置或者重新排列。在某些情况下，多任务和并行处理可以是有利的。而且，上文所描述的实施例中的各种系统部件的分离不应该被理解为要求所有实施例中的这样的分离，并且应该理解的是，所描述的程序部件和系统可以一般地一起集成在单个软件产品或者封装到多个软件产品中。此外，其他实施例在以下权利要求的范围内。在一些情况下，示例中所记载的动作可以以不同的次序执行并且仍然实现期望的结果。
因此，本公开不旨在限于本文中所示的实施例，而是将符合与本文所公开的本公开、原理和新颖特征一致的最宽范围。

Claims (26)

1.一种被配置为将光投射到用户的眼睛以将增强现实图像内容显示在所述用户的视场中的头戴式显示系统，所述头戴式显示系统包括：
框架，其被配置为支撑在所述用户的头部上；
目镜，其被设置在所述框架上，所述目镜的至少一部分是透明的并且当所述用户穿戴所述头戴式显示系统时被设置在所述用户的眼睛前面的位置处，使得所述透明部分将光从所述用户前面的环境透射到所述用户的眼睛以提供所述用户前面的所述环境的视图，所述目镜包括被设置为将光引导到所述用户的眼睛中的一个或多个波导，
光源，其被配置为发射光；
楔形光转向元件，包括：
第一表面；
第二表面，其与所述第一表面相对并且相对于所述第一表面倾斜楔角α；
在所述第一表面与所述第二表面之间的光输入表面，其被配置为接收从所述光源发射的光；以及
端反射器，其被设置在与所述光输入表面相对的一侧，并且所述端反射器包括弯曲反射器；
其中，所述楔形光转向元件的第二表面是倾斜的，使得所述光输入表面的高度小于与所述光输入表面相对的端反射器的高度，并且使得耦合到所述楔形光转向元件中的光由所述端反射器反射并且通过所述第二表面被朝向所述第一表面重引导，
空间光调制器，其相对于所述楔形光转向元件而设置，以接收通过所述第一表面从所述楔形光转向元件射出的所述光并且以调制所述光，其中，所述楔形光转向元件和所述空间光调制器相对于所述目镜而设置，以将调制光引导到所述目镜的所述一个或多个波导中，使得所述调制光被引导到所述用户的眼睛中以在其中形成图像；并且
所述空间光调制器为反射空间光调制器，并且所述楔形光转向元件被配置为通过所述第一表面和所述第二表面传输从所述空间光调制器发射的光；以及
设置在所述光转向元件上的折射光学元件，其被配置为补偿另外由所述楔形光转向元件引起的折射，所述折射光学元件具有补充所述楔形光转向元件以便减少来自所述楔形光转向元件的所述第二表面的光的弯曲的楔形形状，
其中，所述目镜中的所述一个或多个波导包括一个或多个耦入光学元件，并且所述楔形光转向元件和空间光调制器相对于所述一个或多个耦入光学元件而设置，以在其中引导来自所述空间光调制器的光，
其中，所述一个或多个波导是平面的；并且
其中，所述一个或多个耦入光学元件包括至少一个耦入光学光栅(ICG)。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述楔形光转向元件包括在所述第二表面上的偏振选择性元件，所述偏振选择性元件被配置为朝向所述第一表面重引导由所述端反射器反射的光。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述楔形光转向元件包括被设置在所述第二表面上的多个转向特征，所述多个转向特征被配置为朝向所述第一表面重引导由所述端反射器反射的光。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述多个转向特征包括偏振选择性元件。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述偏振选择性元件包括薄膜、介电涂层或线栅。
6.根据权利要求3所述的系统，其中，所述多个转向特征被配置为朝向所述空间光调制器重引导具有第一偏振状态的通过所述光输入表面接收到的光的一部分。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述楔形光转向元件被配置为透射具有第二偏振状态的从所述空间光调制器反射的光的一部分。
8.根据权利要求3所述的系统，其中，所述多个转向特征包括棱镜转向特征。
9.根据权利要求3所述的系统，其中，转向特征包括第一和第二部分，所述第一部分在其上具有反射涂层并且所述第二部分不具有所述反射涂层。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述第一和第二部分包括第一和第二面。
11.根据权利要求9所述的系统，其中，所述反射涂层包括介电反射涂层。
12.根据权利要求9所述的系统，其中，所述反射涂层包括偏振涂层。
13.根据权利要求3所述的系统，其中，所述转向特征具有弯曲表面。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述多个转向特征被成形为具有正屈光力。
15.根据权利要求13所述的系统，其中，所述多个转向特征被成形为具有负屈光力。
16.根据权利要求3所述的系统，其中，所述多个转向特征具有20至200微米的节距。
17.根据权利要求1所述的系统，其中，所述端反射器包括球面或抛物面反射镜。
18.根据权利要求1所述的系统，其中，所述端反射器被配置为对来自所述光源的光进行准直并且将所述准直光引导到所述第二表面。
19.根据权利要求1所述的系统，其中，所述折射光学元件具有楔形形状。
20.根据权利要求3所述的系统，其中，所述光源相对于所述输入表面而设置，使得通过所述输入表面耦合到所述楔形光转向元件中的来自所述光源的光被所述端反射器反射并且被所述多个转向特征在相对于所述第一表面的法线的10度之间的角范围内朝向所述第一表面而重引导。
21.根据权利要求1所述的系统，其中，所述端反射器被配置为对入射在其上的来自发射器的光进行准直。
22.根据权利要求1所述的系统，其中，所述端反射器包括包含一个或多个全息图的反射全息结构。
23.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光源经由光纤与所述楔形光转向元件的所述光输入表面光学通信。
24.根据权利要求2所述的系统，其中，所述偏振选择性元件包括胆甾型液晶。
25.根据权利要求24所述的系统，其中，所述偏振选择性元件包括多层液晶，不同液晶层被配置为衍射不同波长，使得不同波长的光朝向所述第一表面引导。
26.根据权利要求1所述的系统，其中所述楔形光转向元件的所述第一表面短于所述一个或多个波导的底主表面，并且其中所述调制光通过所述底主表面而被偶入到所述一个或多个波导中。
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