CN111836993A - 扫描镜显示设备 - Google Patents

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Abstract

电子设备可具有光源，诸如激光器光源。光源可将光发射到波导中。相位光栅可使发射到该波导中的光衍射以产生衍射光。该衍射光可平行于该波导的成角度边缘的表面法线并且平行于耦合到该波导的该边缘的二维扫描微机电系统反射镜中的微机电系统反射镜元件的表面法线而取向。波片可插置在该反射镜和该波导的边缘之间，以改变从反射镜元件反射的光相对于来自相位光栅的入射衍射光的偏振态。该相位光栅可被配置为使得反射光不被该相位光栅衍射。

Description

扫描镜显示设备
本专利申请要求2019年2月15日提交的美国专利申请16/277,875以及2018年2月28日提交的临时专利申请62/636,530的优先权，这些专利申请据此全文以引用方式并入本文。
背景技术
本公开整体涉及电子设备，并且更具体地涉及显示图像的电子设备。
电子设备诸如头戴式设备包含显示器。显示器可用于显示计算机生成的虚拟现实和混合现实内容。然而，如果不小心，则此类系统可能过于复杂、体积庞大并且佩戴起来不舒服。
发明内容
电子设备可具有光源，诸如激光器光源。光源可将光发射到波导中。相位光栅可使光衍射。衍射光可穿过波导的成角度边缘到达扫描镜系统中的反射镜元件，该反射镜元件耦接到该波导的该边缘。
波片可用于改变从反射镜元件反射的光相对于来自相位光栅的入射衍射光的偏振态。该相位光栅可被配置为对偏振敏感的，使得特定偏振的反射光不被相位光栅衍射。另选地，反射型偏振器可插置在该相位光栅和该波导之间。
该相位光栅可以是布拉格偏振光栅、过调制的透射光栅、反射或透射体积全息图或其他合适的相位光栅。
在操作期间，控制电路可动态地调节由光源发射的光的强度和颜色，同时控制该反射镜元件的二维扫描。来自反射镜的反射光沿波导被引导至输出耦合器。该输出耦合器将该反射光引导到眼箱，使得该眼箱中的用户眼睛接收与由扫描镜和光源产生的输出对应的图像。该输出耦合器和该光导可以是透明的，这允许用户观察真实世界对象，同时观察覆盖在真实世界对象的顶部上的图像。
附图说明
图1是根据一个实施方案的例示性电子设备的示意图。
图2、图3、图4、图5A和图5B是根据实施方案的用于电子设备的例示性显示系统的图示。
图6是根据一个实施方案的可使用一对一维反射镜的例示性显示系统的图示。
图7是根据一个实施方案的例示性超表面偏振光栅耦合器的图示。
图8是根据一个实施方案的具有用于不同波长的耦合器的例示性显示系统的图示。
具体实施方式
图1中示出了可设置有显示系统的类型的例示性电子设备。电子设备10可被配置为由用户佩戴(例如，设备10可以是头戴式设备)或其他合适的电子装备(例如，蜂窝电话或其他便携式设备)。如图1所示，电子设备10可具有控制电路16。控制电路16可包括用于支持设备10的操作的存储和处理电路。存储和处理电路可以包括存储装置，诸如硬盘驱动器存储装置、非易失性存储器(例如，被配置为形成固态驱动器的闪存存储器或其他电可编程只读存储器)、易失性存储器(例如，静态或动态随机存取存储器)、等等。控制电路16中的处理电路可以被用于控制设备10的操作。该处理电路可基于一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器、基带处理器、电源管理单元、音频芯片、专用集成电路等。
设备10中的输入-输出电路诸如输入-输出设备22可用于允许将数据提供至设备10，并且允许将数据从设备10提供至外部设备。输入-输出设备22可包括传感器18和用于采集输入和/或向用户提供输出的其他部件。输入-输出设备22中的传感器18可包括应变计传感器、接近传感器、环境光传感器、触摸传感器、力传感器、温度传感器、压力传感器、图像传感器、视线跟踪传感器、三维传感器、手势传感器、磁传感器、加速度计、陀螺仪、用于测量取向的其他传感器(例如，位置传感器、取向传感器)、微机电系统传感器，以及其他传感器。传感器18可以是基于光的传感器(例如接近传感器或发射和/或检测光的其他传感器)、电容传感器(例如，使用电容测量来测量力和/或触摸事件的传感器)。应变计、压电元件、电容传感器和其他传感器可以用于测量施加的力，并且因此可以用于从用户的手指或其他外部压力源收集输入。传感器18和其他输入-输出设备22可采集用户手势输入、用户触摸输入、用户力输入、来自用户的按钮按压输入或其他用户输入。如果需要，传感器18可包括麦克风以采集音频信号(例如，用户语音命令)。设备22还可包括用于向用户提供输出以及用于采集来自用户和/或设备10周围环境的输入的其他部件。例如，设备22可包括按钮、操纵杆、滚轮、触控板、小键盘、键盘、麦克风、扬声器、音频发生器、振动器(例如，压电振动部件等)、相机、发光二极管和其他状态指示器、数据端口等。用户可通过输入-输出设备22提供命令来控制设备10的操作并且可使用输入-输出设备22的输出资源来从设备10接收状态信息和其他输出。在一些配置中，经由有线或无线通信路径链接到设备10的遥控器或其他附件可用于向设备10提供输入。
输入-输出设备22可包括一个或多个显示系统，诸如显示系统(显示器)14。显示系统14可基于任何合适的显示技术。利用在本文中有时被描述为示例的一种合适的布置，显示系统14包括扫描镜。扫描镜可以是具有可偏转的微机电系统反射镜元件的微机电系统反射镜，或者可以是检流计反射镜(例如，电磁控制的反射镜)。扫描镜可以是具有可围绕两个正交轴偏转的反射镜元件的二维反射镜，或者可包括一对一维扫描镜设备(作为示例)。
光源诸如激光器或其他光源可产生被反射镜偏转的光。基于波导的光学系统可用于将光从光源引导至扫描镜并且从扫描镜引导至与观察者的眼睛相关联的眼箱。显示系统14可安装在头戴式支撑结构20(例如，头盔、帽子、护目镜、眼镜或安装在用户头部上的其他结构)中。
图2、图3、图4、图5A和图5B是在电子设备诸如图1的设备10中使用的例示性显示系统的顶视图。
如图2所示，显示系统14可包括光源，诸如光源24。系统14还可具有波导诸如波导36，该波导具有透明波导基底层诸如层50(例如，透光玻璃或聚合物层)。光源24可包括产生光26的一个或多个部件(诸如发光二极管或激光器)以及用于产生准直光束26的相关联的光学部件(例如，透镜、光纤等)。利用一个例示性配置，光源24包括不同颜色的激光器，诸如产生准直输出光束26的红色、绿色和蓝色激光器。光26通过相位光栅34被引导到二维扫描镜32(例如，二维扫描的微机电系统反射镜)的反射镜元件30(例如，微机电系统反射镜元件)上。然后光26从反射镜元件32反射并且通过全内反射被限制在波导36内，直到通过输出耦合器42耦合到眼箱40中的观察者眼睛38为止。输出耦合器42和波导36是透明的，这允许用户(观察者眼睛38)观察真实世界对象诸如真实世界对象12，同时观察来自输出耦合器42的覆盖在真实世界对象的一部分上的图像(例如，可向用户提供混合现实内容)。
在操作期间，反射镜元件32可响应于来自输入44处的控制电路16的控制信号而围绕图2的X轴和Y轴动态地倾斜。同时，光束26的颜色(和强度)可由控制电路16通过改变来自光源24中每个不同颜色激光器的输出光的相对贡献来动态地调节。这允许将由单独着色像素构成的图像(例如，要覆盖在真实世界图像上的计算机生成的图像)呈现给眼箱40和眼箱40中的观察者的眼睛38。设备10可包括两个显示系统14：一个用于用户的左眼，另一个用于用户的右眼。与单只眼睛相关联的系统部件在图2中示出。
在图2的例示性配置中，相位光栅34是厚相位光栅，诸如布拉格偏振光栅(例如，厚度d远大于其间距Λ和/或Q值大于10或其他合适值的厚偏振光栅，其中Q由公式1给出)。
Q＝2πλd/nΛ (1)
在公式1中，λ表示光26的波长，并且n为折射率。
在这种类型的配置中，来自光源24的光26相对于光栅34的表面法线n以角度A朝向扫描镜32衍射。A的值可以是至少40°、至少50°、50°至70°或其他合适的值。波片诸如波片46可插置在扫描镜32和波导36的成角度表面48之间，或者波片诸如波片46可定位在光栅34和镜32之间的其他合适位置处。表面48可通过表面法线来表征，该表面法线相对于波导36的纵向轴线以非零角度取向并且相对于表面法线以非零角度取向(例如，波导36的边缘可具有相对于与布拉格偏振光栅相关联的表面法线n以非零角度诸如介于10°和80°之间的角度取向的表面法线)。
成角度表面48可具有平行于入射光70的表面法线。可选择表面48的角取向以有助于以期望的角取向引导反射光72。可选择反射光72的角取向以支持大范围的反射光角度，同时确保该光从反射镜32折射地耦合到波导36中并在波导36被引导。具体地讲，可选择表面48的角度以允许具有最大反射角范围的光折射地耦合穿过元件50的边缘并根据全内反射的原理沿着波导36的长度被引导。在例示性布置中，当反射镜32处于其标称扫描范围的中心并且来自光栅34的入射光垂直入射在表面48上时，反射镜32的表面可平行于表面48。当反射镜32处于其扫描范围的标称中心时，这种类型的布置允许相对大量的反射光束区域。如果需要，可以使用其他布置。
在一些配置中，光栅34可形成于光致聚合物层52(例如，聚合物层，诸如其折射率可在激光光栅写入操作期间通过曝光被局部改变的液晶聚合物层)中。输出耦合器42可以是形成于光致聚合物层54中的相位光栅。
如果需要，光致聚合物层54可被覆盖层诸如覆盖层60覆盖以有助于保护层54。层60可由玻璃或聚合物形成。覆盖层(例如，诸如由玻璃或聚合物形成的层60之类的覆盖层)也可用于覆盖和保护层52。覆盖层诸如层60的厚度可以是约0.3mm、至少0.05mm、小于0.7mm或其他合适的厚度。光致聚合物层54(和层52)的厚度可以是5微米至500微米、至少2微米、至少5微米、至少10微米、小于1000微米或其他合适的厚度。波导层50的厚度可以是0.5mm至1.5mm、至少0.2mm、至少0.4mm、小于2mm或其他合适的厚度。
在其中光栅34为偏振光栅的系统14的配置中，光栅34表现出偏振敏感的衍射特性(即，光栅34优先使特定偏振的光衍射)。光栅34优选地被配置为使入射在光栅34上的大部分光以单级(除了不存在衍射的零级模式之外)衍射，从而提高效率(例如，至少80％、至少90％等的入射能量可以衍射成单个级别)。此外，衍射光通常将处于与入射在光栅上的偏振态不同的偏振态。光源24可包括光纤、透镜、波片和/或其他光学元件，以在光26从光源24发出时有助于控制光26的光束大小和偏振。
在图2的示例中，光26最初是右旋圆偏振的，并且光栅34被配置为有效地使入射的右旋圆偏振光以相对于光栅34的表面法线n的角度A沿方向70朝向反射镜32衍射为左旋圆偏振光。该衍射光26继而到达反射镜32(例如，相对于元件30的表面成标称的90°角)。光26沿着方向72从反射镜32反射(例如，作为右旋圆偏振光)，该光在返回时不被光栅34衍射并因此根据全内反射的原理沿波导36的内部被引导。在到达输出耦合器42时，将光26朝向眼箱40耦合出波导36。任选的波片46可被配置为调节从反射镜32反射的光的偏振态，以确保光26在到达光栅34时的衍射损耗最小化。在图2的示例中，光栅34是反射型布拉格偏振光栅，但光栅34也可被配置作为透射型布拉格偏振光栅。从光栅34衍射的光可能不一定处于与入射光正交的偏振态(如在具有入射的右旋圆偏振光和衍射的左旋圆偏振光的该示例中)。例如，在从光学元件衍射或反射之后，线偏振或圆偏振光可能变成椭圆偏振的。一般来讲，位于表面48或光栅34和反射镜32之间的其他合适位置上的波片46被配置成使得已多次穿过波片的返回光的偏振状态如下配置，以便其在期望的角度范围内由光栅最小程度地衍射，并因此根据全内反射的原理沿着波导36传播。在一些布置中，波片46可被省略或可被配置为仅执行相对较弱的“整理”功能(例如，将已从反射镜32反射回的椭圆偏振光调节为期望的圆形或线性偏振态)。
在图3的例示性配置中，相位光栅34是透射偏振光栅，诸如过调制体积相位透射光栅，其中折射率调制和光栅的厚度被配置为使得光栅被过调制并且s偏振衍射效率为0％，而p偏振衍射效率为100％。光26以由光栅34有效衍射的偏振态从光源24发出。例如，可从光源24发出具有p偏振的光26。光栅34可被配置为使大量(例如，至少80％、至少90％或其他合适的量)入射的p偏振光26衍射成单个衍射级(例如，相对于光栅32的表面法线n成角度A)。角度A的值可以是至少40°、50°至70°，或其他合适的值。以角度A衍射的p偏振光从波导36的内部反射并穿过波片46到达反射镜32(或者，如果需要，直接穿过波片46到达反射镜32)。然后光26从反射镜32反射。波片46可以是四分之一波片，使得光26在穿过四分之一波片46到达反射镜32并返回之后在偏振状态下从第一偏振态(例如，p偏振)旋转到第二偏振态(例如，s偏振)。光栅34被调谐成使p偏振光而不是s偏振光发生衍射，因此沿着方向72反射的s偏振光不被光栅34衍射并且根据全内反射的原理在波导36中内部地被反射。输出耦合器42将光26朝向眼箱40耦合出波导36。
在图4的例示性配置中，光源24相对于光栅34(例如，体积光栅)的表面法线n以角度A1发射光26。选择入射角A1，使得入射角A2加上衍射角B为90°(满足布鲁斯特条件)。在该布置中，仅s偏振光被衍射，因此光栅充当偏振光栅以选择性地衍射s偏振而非p偏振。
最初，光26为s偏振的并且被光栅34沿方向70以相对于表面法线n的角度B有效地衍射。光26从反射镜32沿方向72反射。波片46可以是四分之一波片。当光26穿过波片46并返回时，光26的偏振态旋转90°(变得与来自光源32的光26的初始偏振态正交)，使得沿方向72传播的光26被p偏振并且不被光栅34衍射。因此，光26通过全内反射被限制在波导36内，直到到达耦合器42为止。只要入射角和衍射角之和为90°(满足布鲁斯特条件)，该布鲁斯特条件布置就可以使用反射光栅(如图4所示)或透射光栅。
如果需要，系统14可包含与光栅34(例如，透射型或反射型体积相位光栅)叠置的反射型偏振器。这种类型的布置在图5A和图5B中示出。
在图5A的示例中，光栅34是被配置为使光26以单级有效地衍射(例如，以至少80％、至少90％等的效率)的透射光栅(例如，透射体积全息图)。由光源24发射的光26可以是s偏振的或p偏振的，并且通过相同偏振态的光栅34沿方向70有效地衍射。反射型偏振器90插置在光栅34和波导36之间，并且对于给定偏振态(p偏振或s偏振)表现出高反射率，并且对于相反偏振态(分别为s偏振或p偏振)表现出高透射率。偏振器90和光源26被配置成使得来自光源24的线性偏振光(s偏振或p偏振)通过光栅34朝向反射镜32传递并透射穿过偏振器90。在穿过四分之一波片46并返回之后(在从反射镜32反射之后)，光26在偏振状态下旋转并被反射型偏振器90反射。光26从最初入射在光栅34和反射型偏振器90上的偏振旋转到正交偏振。从反射镜32反射的光不到达光栅34，因此不被光栅34衍射。在从偏振器90反射之后，光26通过全内反射被限制在波导36内直到到达耦合器42为止。
在图5B的示例中，光栅34是被配置为使第一偏振态的光26以单级有效地衍射(例如，以至少80％、至少90％等的效率)并且不使第二(例如，相反)偏振态的光26衍射的反射型光栅(例如，反射体积全息图)。第一偏振态可以是例如s偏振、p偏振、右旋圆偏振等。四分之一波片46可用于将光26从第一偏振态转换成第二偏振态。利用该布置，反射型偏振器90被配置为使第一偏振态的光通过并且反射第二偏振态的光。来自光源24的光具有第一偏振态并穿过反射型偏振器90，并且通过光栅34沿方向70衍射。沿方向72传播的反射光26具有第二偏振态并且从反射型偏振器90反射(并且不被光栅34衍射)。因此，光26通过全内反射被限制在波导36内，直到到达耦合器42为止。
图5A和图5B的光栅34可以是任何合适的光栅(布拉格偏振光栅、反射型或透射型光栅、反射型或透射型体积全息图等)。
如图6所示，扫描镜32可以由两个一维扫描镜34A和34B而不是单个二维扫描镜形成。来自光源24的光可被引导至第一一维扫描镜32B(例如，通过镜80)。反射镜32B可对由光源24发射的光执行一维光束扫描。在来自第一反射镜32B的扫描光束反射离开第二一维扫描反射镜32A之后，可以执行二维光束扫描。如果需要，光源24、反射镜80和反射镜32B可由一维光发射器阵列(例如，发光二极管或激光器)代替。此外，反射镜系统14还可由相对于波导36定位于不同位置处的成对一维扫描反射镜形成。图6的布置为例示性的。
如果需要，光栅34可以是由超表面结构形成的偏振光栅。偏振光栅34用作使光输入(透射)和光输出(反射)解耦的偏振光栅耦合器。在该系统中，偏振光栅34执行双重功能。具体地讲，光栅34在其透射模式(第一级闪耀)下以特定角度将光耦合到波导36中，同时还在其反射模式下在二维的宽角度范围(Δθ～±20°&
Figure BDA0002653146600000081
)内将光反射回波导内部。
光栅34的超表面可由纳米结构诸如硅柱或其他结构的阵列形成。以这种方式形成的超表面偏振光栅耦合器可用于在系统14的波导36上形成光栅34，或者可用在涉及耦合和反射光的其他系统(例如，其中光栅以透射模式和反射模式操作的不同系统)中。
超表面偏振光栅耦合器可被配置为在不同的偏振(例如，不同的线性偏振或不同的圆偏振)下独立地工作。如果需要，可支持多波长操作。例如，光栅14可被配置为针对红光、绿光和蓝光的不同线性偏振独立地工作，或者可被配置为针对红光、绿光和蓝光的不同圆偏振独立地工作。超表面光栅可使用图3或图5A所示类型的布置(例如，其中光26从波导36的外部直接照射光栅34的布置)或使用图4或图5B所示类型的布置(例如，其中光26在照射光栅34的内表面之前耦合到形成波导36的材料中的布置)从光源24接收光26。
图7是由超表面结构(有时称为超表面光栅)形成的光栅34的顶视图。如图7所示，超表面光栅34可具有在波导36的整个表面上(例如，在侧向维度a和b上)以二维阵列延伸的纳米结构34”。纳米结构34”可为纳米柱(纳米柱)，诸如矩形纳米柱或其他形状的纳米柱。纳米结构34”的高度H(例如，沿在图7中的页面外取向的维度h测量的纳米结构34”的尺寸)可为至少200nm、至少400nm、小于800nm、小于500nm或其他合适的尺寸。纳米结构34”可由任何合适的材料(例如，半导体、有机和/或无机电介质、金属、其他材料和/或材料的组合)形成。例如，纳米结构34”可由结晶硅形成，该结晶硅具有高折射率并且在可见波长下足够透明。
纳米结构34”可包括不同类型的纳米结构，这些纳米结构以无重复元素的随机图案或其他不规则和非周期性图案来组织，或者以重复图案来组织以形成用于光栅34的纳米结构34”阵列。在图7的示例中，纳米结构34”包括四种不同类型的纳米结构。第一类型具有分别沿着侧向维度a和b的尺寸a1和b1。第二类型、第三类型和第四类型的纳米结构34”分别具有尺寸(a2，b2)、(a3，b3)和(a4，b4)。在例示性配置中，a1为约45nm，b1为约70nm，a2为约80nm，b2为约50nm，a3为约100nm，b3为约44nm，a4为约125nm，并且b4为约42nm，h的值为约360nm，并且光栅34在透射模式下处理532nm和30°照射角度的线性偏振绿光(作为示例)。与该示例中的这四种不同类型的纳米结构34”相关联的例示性相移由图7的两个曲线图中的轨迹线示出。纳米结构34”被配置成使得在第一偏振(例如，TM)下，纳米结构34”表现出高(例如，100％)透射率，并且如图7所示，不同类型的纳米结构34”表现出0、π/2、π和3π/2的相应相移(闪耀第一级)。纳米结构34”还被配置成使得在第二偏振(例如，TE)下，纳米结构34”表现出高(例如，100％)反射率，并且如图7所示，表现出0的相移(闪耀零级)。一般来讲，光栅34可被配置成具有任何合适数量的不同纳米结构34”和任何合适尺寸的纳米结构34”，可被配置成处理任何期望波长的光，可被配置成支持任何期望的操作角度、任何期望的偏振等。图7的示例仅为例示性的。在一些配置中，纳米结构34”可形成超构光栅，该超构光栅引起对入射光的偏振转换，即，从右旋圆偏振(或TM偏振)光转换，衍射级可为左旋圆偏振(或TE)，反之亦然。
图8示出了可如何使用多个不同光栅34(例如，有时称为纳米结构光栅的超表面光栅，或其他合适的光栅)来处理多个波长的光26。系统14可具有例如在沿波导36的长度的多个不同位置处形成的蓝色光栅34B、绿色光栅34G和红色光栅34R。在第一例示性配置中，蓝光B、绿光G和红光R分别从层50的外部施加到光栅34B、34G和34R(例如，使用图3或图5A所示类型的布置)。在第二例示性配置中，蓝光B'、绿光G'和红光R'分别从层50的内部施加到光栅34B、34G和34R(例如，使用图2或图5B所示类型的布置)。
一般来讲，光栅34的超表面可被配置为处理透射或反射操作模式。对于输入，每个超表面可闪耀设计波长的第一级并且闪耀较长波长的零级。对于输出，每个超表面可闪耀所有不同波长(此处为红色、绿色和蓝色)的零阶。
光栅34的超表面可使用任何合适尺寸的纳米结构来设计。也可使用超表面层来添加其他光学元件，例如准直器。
根据一个实施方案，提供了一种电子设备，该电子设备包括波导；光源，该光源被配置为提供光；输出耦合器；布拉格偏振光栅，该布拉格偏振光栅被配置为使来自该光源的光衍射以产生具有第一偏振的衍射光并且被配置为不衍射具有第二偏振的光；扫描镜，该扫描镜耦合到该波导的反射该衍射光以产生反射光的边缘，其中该波导被配置为将该反射光提供至该输出耦合器，并且其中该输出耦合器被配置为将来自该波导的光朝向眼箱引导。
根据另一个实施方案，该电子设备包括波片，该衍射光穿过该波片到达该扫描镜，并且来自该扫描镜的该反射光在穿过该波片到达该波导之后具有第二偏振。
根据另一个实施方案，该布拉格偏振光栅包括由光致聚合物形成的光栅。
根据另一个实施方案，该光致聚合物包括液晶聚合物。
根据另一个实施方案，该电子设备包括控制电路，该控制电路被配置为通过控制该扫描镜和该光源来在该眼箱中生成图像。
根据另一个实施方案，该光源包括激光光源。
根据另一个实施方案，该波导的该边缘具有表面法线，该表面法线相对于与布拉格偏振光栅相关联的表面法线以介于10°和80°之间的角度取向。
根据一个实施方案，提供了一种电子设备，该电子设备包括波导；光源，该光源被配置为提供p偏振光；输出耦合器；过调制的透射相位光栅，该过调制的透射相位光栅被配置为使来自该光源的该p偏振光衍射以产生具有第一偏振的衍射光；扫描镜，该扫描镜耦合到该波导的反射该衍射光以产生反射光的边缘，该波导被配置为将该反射光提供至该输出耦合器，并且该输出耦合器被配置为将来自该波导的光朝向眼箱引导；以及波片，该衍射光穿过该波片到达该扫描镜，来自该扫描镜的该反射光在穿过该波片到达该波导之后具有第二偏振。
根据另一个实施方案，该过调制的透射相位光栅具有被配置为表现出0％的s偏振衍射效率和100％的p偏振衍射效率的折射率调制和厚度。
根据另一个实施方案，该电子设备包括控制电路，该控制电路被配置为通过控制该扫描镜和该光源来在该眼箱中生成图像。
根据另一个实施方案，该光源包括激光光源，并且该波片位于该扫描镜和该波导的边缘之间。
根据一个实施方案，提供了一种电子设备，该电子设备包括波导；光源，该光源被配置为提供s偏振光；输出耦合器；体积光栅，该体积光栅以入射角接收该s偏振光，并且被配置为使该s偏振光在透射或反射中衍射以产生以衍射角的具有第一偏振的衍射光，该s偏振光被提供至该体积光栅以满足入射角加上该衍射角为90°的布鲁斯特条件；扫描镜，该扫描镜耦合到该波导的反射该衍射光以产生反射光的边缘，该波导被配置为将该反射光提供至该输出耦合器，并且该输出耦合器被配置为将来自该波导的光朝向眼箱引导；以及波片，该衍射光穿过该波片到达该扫描镜，并且来自该扫描镜的该反射光在穿过该波片到达该波导之后具有第二偏振。
根据另一个实施方案，该电子设备包括控制电路，该控制电路被配置为通过控制该扫描镜和该光源来在该眼箱中生成图像。
根据另一个实施方案，该光源包括激光光源，并且该波片位于该扫描镜和该波导的边缘之间。
根据一个实施方案，提供了一种电子设备，该电子设备包括波导；光源，该光源被配置为提供光；输出耦合器；体积相位光栅，该体积相位光栅被配置为使该光在透射或反射中衍射以产生具有第一偏振的衍射光；扫描镜，该扫描镜耦合到该波导的反射该衍射光以产生反射光的边缘，该波导被配置为将该反射光提供至该输出耦合器，并且该输出耦合器被配置为将来自该波导的光朝向眼箱引导；以及波片，该衍射光穿过该波片到达该扫描镜，并且来自该扫描镜的该反射光在穿过该波片到达该波导之后具有第二偏振；以及反射型偏振器，该反射型偏振器插置在该体积相位光栅和该波导之间。
根据另一个实施方案，该电子设备包括控制电路，该控制电路被配置为通过控制该扫描镜和该光源来在该眼箱中生成图像。
根据另一个实施方案，该光源包括激光光源，并且该波片位于该扫描镜和该波导的边缘之间。
根据一个实施方案，提供了一种电子设备，该电子设备包括波导；光源，该光源被配置为提供光；输出耦合器；偏振敏感的超表面偏振光栅，该偏振敏感的超表面偏振光栅被配置为使来自该光源的光衍射以产生衍射光；扫描镜，该扫描镜耦合到该波导的边缘，该边缘反射该衍射光以产生未被该偏振敏感的超表面偏振光栅衍射的反射光，该波导被配置为将该反射光提供至该输出耦合器，并且该输出耦合器被配置为将来自该波导的光朝向眼箱引导。
根据另一个实施方案，该电子设备包括控制电路，该控制电路被配置为通过控制该扫描镜和该光源来在该眼箱中生成图像，该超表面偏振光栅包括不同尺寸的柱。
根据另一个实施方案，该电子设备包括波片，该衍射光穿过该波片到达该扫描镜，并且来自该扫描镜的该反射光穿过该波片到达该波导。
前述内容仅为例示性的并且可对所述实施方案作出各种修改。前述实施方案可独立实施或可以任意组合实施。

Claims (20)

1.一种电子设备，包括：
波导；
光源，所述光源被配置为提供光；
输出耦合器；
布拉格偏振光栅，所述布拉格偏振光栅被配置为使来自所述光源的所述光衍射以产生具有第一偏振的衍射光并且被配置为不衍射具有第二偏振的光；
扫描镜，所述扫描镜耦合到所述波导的反射所述衍射光以产生反射光的边缘，其中所述波导被配置为将所述反射光提供至所述输出耦合器，并且其中所述输出耦合器被配置为将来自所述波导的光朝向眼箱引导。
2.根据权利要求1所述的电子设备，还包括：
波片，其中所述衍射光穿过所述波片到达所述扫描镜，并且其中来自所述扫描镜的所述反射光在穿过所述波片到达所述波导之后具有第二偏振。
3.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述布拉格偏振光栅包括由光致聚合物形成的光栅。
4.根据权利要求3所述的电子设备，其中所述光致聚合物包括液晶聚合物。
5.根据权利要求4所述的电子设备，还包括：
控制电路，所述控制电路被配置为通过控制所述扫描镜和所述光源来在所述眼箱中生成图像。
6.根据权利要求5所述的电子设备，其中所述光源包括激光光源。
7.根据权利要求6所述的电子设备，其中所述波导的所述边缘具有表面法线，所述表面法线相对于与所述布拉格偏振光栅相关联的表面法线以介于10°和80°之间的角度取向。
8.一种电子设备，包括：
波导；
光源，所述光源被配置为提供p偏振光；
输出耦合器；
过调制的透射相位光栅，所述过调制的透射相位光栅被配置为使来自所述光源的所述p偏振光衍射以产生具有第一偏振的衍射光；
扫描镜，所述扫描镜耦合到所述波导的反射所述衍射光以产生反射光的边缘，其中所述波导被配置为将所述反射光提供至所述输出耦合器，并且其中所述输出耦合器被配置为将来自所述波导的光朝向眼箱引导；以及
波片，其中所述衍射光穿过所述波片到达所述扫描镜，其中来自所述扫描镜的所述反射光在穿过所述波片到达所述波导之后具有第二偏振。
9.根据权利要求8所述的电子设备，其中所述过调制的透射相位光栅具有被配置为表现出0％的s偏振衍射效率和100％的p偏振衍射效率的折射率调制和厚度。
10.根据权利要求8所述的电子设备，还包括：
控制电路，所述控制电路被配置为通过控制所述扫描镜和所述光源来在所述眼箱中生成图像。
11.根据权利要求8所述的电子设备，其中所述光源包括激光光源，并且其中所述波片位于所述扫描镜和所述波导的所述边缘之间。
12.一种电子设备，包括：
波导；
光源，所述光源被配置为提供s偏振光；
输出耦合器；
体积光栅，所述体积光栅以入射角接收所述s偏振光，并且被配置为使所述s偏振光在透射或反射中衍射以产生以衍射角的具有第一偏振的衍射光，其中所述s偏振光被提供至所述体积光栅以满足入射角加上所述衍射角为90°的布鲁斯特条件；
扫描镜，所述扫描镜耦合到所述波导的反射所述衍射光以产生反射光的边缘，其中所述波导被配置为将所述反射光提供至所述输出耦合器，并且其中所述输出耦合器被配置为将来自所述波导的光朝向眼箱引导；以及
波片，其中所述衍射光穿过所述波片到达所述扫描镜，并且其中来自所述扫描镜的所述反射光在穿过所述波片到达所述波导之后具有第二偏振。
13.根据权利要求12所述的电子设备，还包括：
控制电路，所述控制电路被配置为通过控制所述扫描镜和所述光源来在所述眼箱中生成图像。
14.根据权利要求13所述的电子设备，其中所述光源包括激光光源，并且其中所述波片位于所述扫描镜和所述波导的所述边缘之间。
15.一种电子设备，包括：
波导；
光源，所述光源被配置为提供光；
输出耦合器；
体积相位光栅，所述体积相位光栅被配置为使所述光在透射或反射中衍射以产生具有第一偏振的衍射光；
扫描镜，所述扫描镜耦合到所述波导的反射所述衍射光以产生反射光的边缘，其中所述波导被配置为将所述反射光提供至所述输出耦合器，并且其中所述输出耦合器被配置为将来自所述波导的光朝向眼箱引导；以及
波片，其中所述衍射光穿过所述波片到达所述扫描镜，并且其中来自所述扫描镜的所述反射光在穿过所述波片到达所述波导之后具有第二偏振；以及
反射型偏振器，所述反射型偏振器插置在所述体积相位光栅和所述波导之间。
16.根据权利要求15所述的电子设备，还包括：
控制电路，所述控制电路被配置为通过控制所述扫描镜和所述光源来在所述眼箱中生成图像。
17.根据权利要求15所述的电子设备，其中所述光源包括激光光源，并且其中所述波片位于所述扫描镜和所述波导的所述边缘之间。
18.一种电子设备，包括：
波导；
光源，所述光源被配置为提供光；
输出耦合器；
偏振敏感的超表面偏振光栅，所述偏振敏感的超表面偏振光栅被配置为使来自所述光源的所述光衍射以产生衍射光；
扫描镜，所述扫描镜耦合到所述波导的边缘，所述边缘反射所述衍射光以产生未被所述偏振敏感的超表面偏振光栅衍射的反射光，其中所述波导被配置为将所述反射光提供至所述输出耦合器，并且其中所述输出耦合器被配置为将来自所述波导的光朝向眼箱引导。
19.根据权利要求18所述的电子设备，还包括：
控制电路，所述控制电路被配置为通过控制所述扫描镜和所述光源来在所述眼箱中生成图像，其中所述超表面偏振光栅包括不同尺寸的柱。
20.根据权利要求19所述的电子设备，还包括：
波片，其中所述衍射光穿过所述波片到达所述扫描镜，并且其中来自所述扫描镜的所述反射光穿过所述波片到达所述波导。
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