CN114207503A - 使用具有孔的光学元件的空间光调制器的短距离照明 - Google Patents

Abstract

一种显示设备，包括光源、空间光调制器和光学组件。光源被配置为提供照明光，并且空间光调制器被定位以接收照明光。光学组件包括具有孔的第一反射表面和与第一反射表面相对的第二反射表面。光学组件相对于光源而被定位，使得由光学组件接收的照明光的至少第一部分由第二反射表面向第一反射表面反射，由第一反射表面向第二反射表面反射，并且通过第二反射表面透射。还公开了一种由显示设备执行的方法。

Description

使用具有孔的光学元件的空间光调制器的短距离照明

技术领域

本文总体涉及显示设备，更具体地，涉及用于头戴式显示设备使用的照明器。

背景技术

作为向用户提供视觉信息的部件，头戴式显示设备(在本文也被称为头戴式显示器)正变得越来越流行。例如，头戴式显示设备被用于虚拟现实和增强现实操作。

在头戴式显示设备中需要高分辨率显示器。因为头戴式显示设备的显示器位于与用户眼睛临近，所以如果使用低分辨率显示器，则显示器的像素之间的间隔将对用户可见(就好像通过纱门看到的景物一样)。然而，高分辨率显示器又大又重，这限制了其在头戴式显示设备中的应用。

因此，需要紧凑且重量轻的头戴式显示设备。这样的头戴式显示设备将利用虚拟现实和/或增强现实操作来增强用户体验。

所公开的光学组件和显示设备减少或消除了与传统头戴式显示器相关联的上述缺陷和其他问题。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种显示设备，包括：光源，被配置为提供照明光；空间光调制器，被定位以接收照明光；光学组件，包括具有孔的第一反射表面和与第一反射表面相对的第二反射表面，并且光学组件相对于光源定位，使得由光学组件接收的照明光的至少第一部分由第二反射表面向第一反射表面反射，由第一反射表面向第二反射表面反射，并且通过第二反射表面透射。

显示设备还可以包括分束器。分束器可以相对于光学组件和空间光调制器而被设置，使得分束器接收从光学组件输出的照明光的至少第一部分，并且在第一方向上指引照明光的至少第一部分。空间光调制器可以调制照明光的至少第一部分并且输出调制光。分束器可以接收从空间光调制器输出的调制光，并且在与第一方向不平行的第二方向上指引调制光。

光源可以位于第一反射表面和第二反射表面之间的空间的外部。光源可以与第一反射表面中的孔对准，使得照明光在由第二反射表面反射之前，通过第一反射表面的孔向第二反射表面透射，照明光包括照明光的至少第一部分。

光源的至少一部分可以被设置在由第一反射表面限定的孔内部。

光学组件还可以包括第三反射表面。第二反射表面可以被设置在第一反射表面和第三反射表面之间，使得由光学组件接收的照明光的第二部分可以通过第二反射表面向第三反射表面透射，可以由第三反射表面向第二反射表面反射，可以由第二反射表面向第三反射表面反射，和/或可以通过第三反射表面透射。

光源可以包括多个光发射元件。多个光发射元件中的相应光发射元件可以能够单独地激活。

光源可以包括第一多个光发射元件，被配置为发射具有第一波长范围中的波长的第一光。光源可以包括多个波导。多个波导中的相应波导可以被耦合到第一多个光发射元件中的相应光发射元件，并且可以被配置为将从第一多个光发射元件中的相应光发射元件发射的第一光透射为照明光的至少一部分。

光源还可以包括第二多个光发射元件。第二多个光发射元件可以被配置为输出具有与第一波长范围不同的第二波长范围中的波长的第二光。相应波导还可以被耦合到第二多个光发射元件中的相应光发射元件，并且被配置为将从第二多个光发射元件中的相应光发射元件发射的第二光透射为照明光的至少一部分。

多个波导中的相应波导可以是锥形的。

空间光调制器可以是反射式空间光调制器。

根据本发明的第二方面，提供了一种方法，包括：从光源输出照明光，光源被定位以与光学组件的第一反射表面相邻，第一反射表面限定孔，光学组件具有位于与第一反射表面相对的第二反射表面；在第二反射表面处，向第一反射表面反射照明光的第一部分；在第一反射表面处，向第二反射表面反射由第二反射表面反射的照明光的第一部分；通过第二反射表面透射由第一反射表面反射的照明光的第一部分；以及在空间光调制器处接收照明光的第一部分。

该方法还可以包括：通过第一反射表面中的孔向第二反射表面透射照明光，照明光包括照明光的第一部分。

光源的至少一部分可以被设置在第一反射表面的孔中。

该方法还可以包括：在分束器处接收通过第二反射表面透射的照明光的第一部分；利用分束器在朝向空间光调制器的第一方向上引导照明光的第一部分；利用空间光调制器调制照明光的第一部分；从空间光调制器输出调制光；在分束器处接收从空间光调制器输出的调制光；以及利用分束器在与第一方向不平行的第二方向上指引调制光。

光学组件还可以包括第三反射表面。方法还可以包括：在第二反射表面处向第三反射表面透射照明光的第二部分，照明光的第二部分与照明光的第一部分有不同；在第三反射表面处，向第二反射表面反射在第二反射表面处透射的照明光的第二部分；在第二反射表面处，向第三反射表面反射在第三反射表面处反射的照明光的第二部分；和/或通过第三反射表面，透射由第二反射表面反射的照明光的第二部分。

光源可以包括第一多个光发射元件和多个波导。所述方法还可以包括：从第一多个光发射元件中的相应光发射元件提供具有第一波长范围中的波长的第一光；由被耦合到第一多个光发射元件中的相应光发射元件的多个波导中的相应波导引导第一光；和/或由相应波导将由第一多个光发射元件中的相应光发射元件提供的第一光透射为照明光的至少一部分。

光源还可以包括第二多个光发射元件。方法还可以包括：从第二多个光发射元件中的相应光发射元件提供具有与第一波长范围不同的第二波长范围中的波长的第二光；由被耦合到第二多个光发射元件中的相应光发射元件的多个波导中的相应波导引导第二光；和/或由相应波导由第二多个光发射元件中的相应光发射元件提供的第二光透射为照明光的至少一部分。

多个波导中的相应波导可以是锥形的。

利用空间光调制器调制照明光的第一部分可以包括反射照明光的第一部分的子集，子集中的照明光少于第一部分中的全部照明光。

光源可以包括多个光发射元件。方法还可以包括激活所述多个光发射元件的子集，子集中的光发射元件少于多个光发射元件中的全部光发射元件。

因此，所公开的实施例提供了照明器和包括这种照明器的显示设备，以及用于使用和制造这种照明器的方法。在一些实施例中，显示设备是头戴式显示设备。

附图说明

为了更好地理解各种所描述的实施例，应当参考下面的实施例描述，结合下面的附图，其中相同的附图标记在整个附图中指相应的部件。

图1是根据一些实施例的显示设备的透视图。

图2是根据一些实施例的包括显示设备的系统框图。

图3A是根据一些实施例的显示设备的等轴测图。

图3B-图3C是示出根据一些实施例在显示设备中使用的示例照明配置的示意图。

图4A是示出根据一些实施例的显示设备的示意图。

图4B-图4E示出了根据一些实施例的偏振选择性元件。

图4F-图4J是示出根据一些实施例的显示设备的示意图。

图5A是示出根据一些实施例的具有光学组件的显示设备的示意图。

图5B是示出图5A所示的光学组件中的光路的示意图。

图5C-图5D是示出根据一些实施例的显示设备的示意图。

图6A-图6E是示出根据一些实施例的显示设备的示意图。

图7是示出根据一些实施例的显示设备的示意图。

图8A-图8C是示出根据一些实施例的光源的示意图。

图9A-图9C是示出根据一些实施例提供短距离照明的方法的流程图。

图10A-图10C是示出根据一些实施例的提供短距离照明的方法的流程图。

图11A-图11B是示出根据一些实施例提供短距离照明的方法的流程图。

图12A-图12B是示出根据一些实施例提供短距离照明的方法的流程图。

除非另有指示，否则这些附图不是按比例绘制的。

具体实施方式

需要重量轻、紧凑并且可以提供均匀照明的头戴式显示设备。

本公开提供了在紧凑足迹中产生均匀照明的显示设备。显示设备包括光学组件，该光学组件被配置为将从光源发射的照明光指引到空间光调制器(例如，反射式空间光调制器)。

现在将参考实施例，其示例在附图中示出。在下面的描述中，为了提供对各种所描述实施例的理解，阐述了许多具体细节。然而，对于本领域普通技术人员而言明显的是，可以在没有这些具体细节的情况下实施各种所描述的实施例。在其他情况下，未详细描述公知的方法、过程、组件、电路和网络，以避免不必要地模糊实施例的各方面。

还应当理解，尽管术语第一、第二等在某些情况下在这里用来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分不同的元件。例如，第一反射器可以被称为第二反射器，并且类似地，第二反射器可以被称为第一反射器，而不脱离各种所描述实施例的范围。第一反射器和第二反射器两者都是光反射器，但它们不是同一反射器。

这里所描述的各种实施例的描述中使用的术语仅用于描述特定实施例，而不意图是限制性的。如在各种所描述的实施例的描述和所附权利要求中所使用的，除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一”、“一个”和“该”也意在包括复数形式。还应当理解，这里使用的术语“和/或”指并且包括，一个或多个所关联的列表项目的任何和所有可能的组合。还应当理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”、“包含”、“含有”和/或“具有”指定所陈述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。这里使用的术语“示例性”意为“作为示例、实例或说明”，而不意为“代表同类中最好的”。

图1示出了根据一些实施例的显示设备100。在一些实施例中，显示设备100被配置为戴在用户的头上(例如，通过具有眼镜或目镜的形式，如图1所示)，或者被包括作为用户要佩戴的头盔的一部分。当显示设备100被配置为佩戴在用户的头上或被包括作为头盔的一部分时，显示设备100被称为头戴式显示器。备选地，显示设备100被配置在固定位置，放置在用户的一只或两只眼睛附近，而不是头戴式的(例如，显示设备100安装在诸如汽车或飞机的交通工具中，用于放置在用户的一只或两只眼睛的前面)。如图1所示，显示设备100包括显示器110。显示器110被配置为向用户呈现可视内容(例如，增强现实内容、虚拟现实内容、混合现实内容或其任意组合)。

在一些实施例中，显示设备100包括本文参考图2描述的一个或多个组件。在一些实施例中，显示设备100包括图2中未示出的附加组件。

图2是根据一些实施例的系统200的框图。图2所示的系统200包括显示设备205(其对应于图1所示的显示设备100)、成像设备235和输入接口240，它们各自耦合到控制台210。虽然图2示出了系统200包括显示设备205、成像设备235和输入接口240的示例，但在其他实施例中，系统200中可以包括任何数目的这些组件。例如，可以存在多个显示设备205，每个显示设备205具有相关联的输入接口240并由一个或多个成像设备235监控，其中每个显示设备205、输入接口240和成像设备235与控制台210通信。在备选配置中，系统200中可以包括不同的和/或附加的组件。例如，在一些实施例中，控制台210经由网络(例如，互联网)连接到系统200，或者作为显示设备205的一部分(例如，物理地位于显示设备205内部)而自包含。在一些实施例中，显示设备205用于通过添加现实的周围环境的视图来创建混合现实。因此，本文描述的显示设备205和系统200可以提供增强现实、虚拟现实和混合现实。

在一些实施例中，如图1所示，显示设备205对应于显示设备100，并且是向用户呈现媒体的头戴式显示器。由显示设备205呈现的媒体的示例包括一个或多个图像、视频、音频或其某种组合。在一些实施例中，音频经由外部设备(例如，扬声器和/或耳机)来呈现，该外部设备从显示设备205、控制台210或两者接收音频信息，并基于音频信息呈现音频数据。在一些实施例中，显示设备205使用户沉浸在增强环境中。

在一些实施例中，显示设备205还充当增强现实(AR)耳机。在这些实施例中，显示设备205利用计算机生成的元素(例如，图像、视频、声音等)来增强物理、现实世界环境的视图。此外，在一些实施例中，显示设备205能够在不同类型的操作之间循环。因此，基于来自应用引擎255的指令，显示设备205作为虚拟现实(VR)设备、增强现实(AR)设备、作为眼镜或其某种组合(例如，没有光学校正的眼镜、针对用户进行光学校正的眼镜、太阳镜或其某种组合)来操作。

显示设备205包括电子显示器215、一个或多个处理器216、眼睛追踪模块217、调整模块218、一个或多个定位器220、一个或多个定位传感器225、一个或多个定位相机222、存储器228、惯性测量单元(IMU)230、一个或多个光学组件260或其子集或超集(例如，具有电子显示器215的显示设备205、光学组件260，没有任何其他列出的组件)。显示设备205的一些实施例具有与这里描述的模块不同的模块。类似地，可以以与这里描述的不同方式在模块之间分配功能。

一个或多个处理器216(例如，处理单元或核)执行存储在存储器228中的指令。存储器228包括高速随机存取存储器，诸如DRAM、SRAM、DDR RAM或其他随机存取固态存储器设备；并且可以包括非易失性存储器，诸如一个或多个磁盘存储设备、光盘存储设备、闪存设备或其他非易失性固态存储设备。存储器228，或备选地存储器228内的(多个)非易失性存储器设备，包括非瞬态计算机可读存储介质。在一些实施例中，存储器228或存储器228的计算机可读存储介质存储用于在电子显示器215上显示一个或多个图像的程序、模块和数据结构、和/或指令。

电子显示器215根据从控制台210和/或(多个)处理器216接收的数据向用户显示图像。在各种实施例中，电子显示器215可以包括单个可调整显示元件或多个可调整显示元件(例如，用于用户每只眼睛的显示器)。在一些实施例中，电子显示器215被配置为通过一个或多个光学组件260向用户投影图像。

在一些实施例中，显示元件包括一个或多个光发射设备和相应的空间光调制器阵列。空间光调制器是电光像素、光电像素的阵列，动态调整由每个设备透射的光量(amountof light)的某些其他设备阵列或其某种组合。这些像素被放置在一个或多个镜头后面。在一些实施例中，空间光调制器是LCD(液晶显示器)中基于液晶的像素阵列。光发射设备的示例包括：有机发光二极管、有源矩阵有机发光二极管、发光二极管、能够放置在柔性显示器中的某种类型的设备，或其某种组合。光发射设备包括用于图像生成，能够生成可见光(例如，红、绿、蓝等)的设备。空间光调制器被配置为选择性地衰减单独的光发射设备、光发射设备组或其某种组合。备选地，当光发射设备被配置为选择性地衰减单独的光发射设备和/或光发射设备组时，显示元件包括这样的光发射设备阵列，而没有分离的发射强度阵列(emission intensity array)。

一个或多个光学组件260中的一个或多个光学组件将光从光发射设备阵列(可选地通过发射强度阵列)指引到每个眼盒内的位置，并最终到达用户(多个)视网膜的背面。眼盒是由正在观看来自显示设备205的图像的显示设备205的用户(例如，佩戴显示设备205的用户)的眼睛占据的区域。在某些情况下，眼盒表示为10mm x 10mm的正方形。在一些实施例中，一个或多个光学组件包括一个或多个涂层，诸如抗反射涂层，以及一个或多个偏振体全息图(PVH)。

在一些实施例中，显示元件包括红外(IR)检测器阵列，该阵列检测从观看用户的视网膜、从角膜表面、眼睛的晶状体或其某种组合逆反射的IR光。IR检测器阵列包括一个或多个IR传感器，每个IR传感器对应于观看用户的眼睛瞳孔的不同位置。在备选实施例中，也可以采用其他眼睛追踪系统。

眼睛追踪模块217确定用户眼睛的每个瞳孔的位置。在一些实施例中，眼睛追踪模块217指示电子显示器215利用IR光(例如，经由显示元件中的IR发射设备)照亮眼盒。

发射的IR光的一部分将穿过观看用户的瞳孔，并从视网膜向IR检测器阵列逆反射，用于确定瞳孔的位置。附加地或备选地，眼睛表面的反射也被用于确定瞳孔的位置。在某些情况下，IR检测器阵列扫描逆反射，并在检测到逆反射时标识哪些IR发射设备是活动的。眼睛追踪模块217可以使用追踪查找表和所标识的IR发射设备来确定每只眼睛的瞳孔位置。追踪查找表将IR检测器阵列上的接收信号映射到每个眼盒中的位置(对应于瞳孔位置)。在一些实施例中，追踪查找表经由校准过程生成(例如，用户查看图像中的各种已知参考点，并且眼睛追踪模块217在查看参考点的同时将用户的瞳孔位置映射到在IR追踪阵列上接收的对应信号)。如上所述，在一些实施例中，系统200可以使用这里描述的嵌入式IR眼睛追踪系统之外的其他眼睛追踪系统。

调整模块218基于所确定的瞳孔位置生成图像帧。在一些实施例中，这将离散图像发送到显示器，该离散图像将子图像拼贴在一起，从而相干拼接的图像将出现在视网膜的背面。调整模块218基于检测到的瞳孔位置调整电子显示器215的输出(即，所生成的图像帧)。调整模块218指示电子显示器215的各部分将图像光传递到所确定的瞳孔位置。在一些实施例中，调整模块218还指示电子显示器不向除所确定的瞳孔位置之外的位置提供图像光。调整模块218可以例如阻止和/或停止其图像光落在所确定的瞳孔位置之外的光发射设备，允许其他光发射设备发射落入所确定的瞳孔位置内的图像光，平移和/或旋转一个或多个显示元件，动态调整透镜(例如，微透镜)阵列中的一个或多个有源透镜的曲率和/或折射率，或其某种组合。

可选定位器220是位于显示设备205上相对于彼此并且相对于显示设备205上的特定参考点的特定定位的对象。定位器220可以是发光二极管(LED)、角方反射器、反射标记、与显示设备205操作的环境形成对比的光源类型或其某种组合。在定位器220为有源(即，LED或其他类型的光发射设备)的实施例中，定位器220可以发射在可见波段(例如，大约400nm到750nm)、红外波段(例如，大约750nm到1mm)、紫外波段(大约100nm到400nm)、电磁光谱的某个其他部分或其某种组合中的光。

在一些实施例中，定位器220位于显示设备205的外表面之下，该外表面对于由定位器220发射或反射的光的波长是透明的，或者足够薄以基本上不衰减由定位器220发射或反射的光的波长。此外，在一些实施例中，显示设备205的外表面或其他部分在光波长的可见频带中是不透明的。因此，定位器220可以在外表面下发射IR频带中的光，该外表面在IR频带中是透明的，但在可见光频带中是不透明的。

IMU 230是基于从一个或多个定位传感器225接收的测量信号生成校准数据的电子设备。定位传感器225响应于显示设备205的运动生成一个或多个测量信号。位置传感器225的示例包括：一个或多个加速度计、一个或多个陀螺仪、一个或多个磁力计、检测运动的另一适当类型的传感器、用于IMU 230的纠错的传感器类型或其某种组合。位置传感器225可以位于IMU 230外部、IMU 230内部或其某种组合。

基于来自一个或多个定位传感器225的一个或多个测量信号，IMU 230生成指示显示设备205相对于显示设备205的初始位置的估计位置的第一校准数据。例如，定位传感器225包括用于测量平移运动(向前/向后、向上/向下、向左/向右)的多个加速度计和用于测量旋转运动(例如，俯仰、偏航、滚动)的多个陀螺仪。在一些实施例中，IMU 230快速采样测量信号，并根据采样数据计算显示设备205的估计定位。例如，IMU 230随时间对从加速度计接收的测量信号进行积分以估计速度向量，并随时间对速度向量进行积分以确定显示设备205上参考点的估计定位。备选地，IMU 230将采样的测量信号提供给控制台210，控制台210确定第一校准数据。参考点是可用于描述显示设备205的定位的点。而参考点通常可以被定义为空间中的点；然而，在实践中，参考点被定义为显示设备205内的点(例如，IMU230的中心)。

在一些实施例中，IMU 230从控制台210接收一个或多个校准参数。如下文进一步讨论的，使用一个或多个校准参数来保持对显示设备205的追踪。基于接收到的校准参数，IMU 230可以调整一个或多个IMU参数(例如，采样速率)。在一些实施例中，某些校准参数使IMU 230更新参考点的初始定位，从而其对应于参考点的下一个校准定位。将参考点的初始定位更新为参考点的下一个校准定位帮助减少与所确定的估计定位相关联的累积误差。累积误差(也称为漂移误差)会导致参考点的估计位置随时间而从参考点的实际定位“漂移”走。

成像设备235根据从控制台210接收的校准参数生成校准数据。校准数据包括显示定位器220的观测定位的一个或多个图像，该观测定位可由成像设备235检测。在一些实施例中，成像设备235包括一个或多个静止相机、一个或多个摄像机、能够捕获包括一个或多个定位器220的图像的任何其他设备或其某种组合。此外，成像设备235可以包括一个或多个滤波器(例如，用于提高信噪比)。成像设备235被配置为可选地在成像设备235的视场中检测从定位器220发射或反射的光。在定位器220包括无源元件(例如，逆反射器)的实施例中，成像设备235可以包括照亮一些或全部定位器220的光源，该定位器220向成像设备235中的光源逆反射光。第二校准数据从成像设备235传送到控制台210，并且成像设备235从控制台210接收一个或多个校准参数以调整一个或多个成像参数(例如，焦距、焦点、帧速率、ISO、传感器温度、快门速度、光圈等)。

在一些实施例中，显示设备205包括一个或多个光学组件260。在一些实施例中，显示设备205可选地包括单个光学组件260或多个光学组件260(例如，用于用户的每只眼睛的光学组件260)。在一些实施例中，一个或多个光学组件260从(多个)电子显示设备215接收用于计算机生成的图像的图像光，并将图像光指引到用户的一只或两只眼睛。计算机生成的图像包括静止图像、动画图像和/或其组合。计算机生成的图像包括看起来是二维和/或三维对象的对象。

在一些实施例中，电子显示设备215将计算机生成的图像投影到一个或多个反射元件(未示出)，并且一个或多个光学组件从一个或多个反射元件接收图像光并将图像光指引到用户的(一只或两只)眼睛。在一些实施例中，一个或多个反射元件是部分透明的(例如，一个或多个反射元件具有至少15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的透射率)，这允许环境光的透射。在这样的实施例中，由电子显示器215投影的计算机生成的图像与透射的环境光(例如，透射的环境图像)叠加以提供增强现实图像。

输入接口240是允许用户向控制台210发送动作请求的设备。动作请求是执行特定动作的请求。例如，动作请求可以是开始或结束应用或在该应用内执行特定动作。输入接口240可以包括一个或多个输入设备。示例输入设备包括：键盘、鼠标、游戏控制器、来自大脑信号的数据、来自人体其他部分的数据、或用于接收动作请求并将接收到的动作请求传送到控制台210的任何其他适当的设备。由输入接口240接收的动作请求被传送到控制台210，控制台210执行对应于该动作请求的动作。在一些实施例中，输入界面240可以根据从控制台210接收的指令向用户提供触觉反馈。例如，当接收到动作请求时提供触觉反馈，或者控制台210向输入接口240传送指令，使输入接口240在控制台210执行动作时生成触觉反馈。

控制台210根据从以下一个或多个接收的信息向显示设备205提供媒体以呈现给用户：成像设备235、显示设备205和输入接口240。在图2所示的示例中，控制台210包括应用存储装置245、追踪模块250和应用引擎255。控制台210的一些实施例具有与结合图2描述的模块不同的模块。类似地，这里进一步描述的功能可以以与这里描述的不同方式分布在控制台210的组件之间。

当应用存储装置245被包括在控制台210中时，应用存储装置245存储一个或多个应用以用于由控制台210执行。应用是一组指令，这些指令当由处理器执行时，用于生成呈现给用户的内容。处理器基于应用生成的内容可以响应于经由显示设备205或输入接口240的移动从用户接收的输入。应用的示例包括：游戏应用、会议应用、视频回放应用或其他适当的应用。

当追踪模块250被包括在控制台210中时，追踪模块250使用一个或多个校准参数来校准系统200，并且可以调整一个或多个校准参数以减少在确定显示设备205的定位时的误差。例如，追踪模块250调整成像设备235的聚焦，以获得显示设备205上观察到的定位器的更准确的定位。此外，追踪模块250执行的校准还考虑了从IMU 230接收的信息。另外，如果丢失了对显示设备205的追踪(例如，成像设备235丢失了至少阈值数目的定位器220的视线)，则追踪模块250重新校准系统200的一些或全部。

在一些实施例中，追踪模块250使用来自成像设备235的第二校准数据来追踪显示设备205的移动。例如，追踪模块250使用来自第二校准数据的观察到的定位器和显示设备205的模型来确定显示设备205的参考点的定位。在一些实施例中，追踪模块250还使用来自第一校准数据的定位信息来确定显示设备205的参考点的定位。此外，在一些实施例中，追踪模块250可以使用第一校准数据、第二校准数据的部分或其某种组合来预测显示设备205的未来位置。追踪模块250向应用引擎255提供显示设备205的估计或预测的未来定位。

应用引擎255执行系统200内的应用，并从追踪模块250接收显示设备205的定位信息、加速度信息、速度信息、预测的未来定位或其某种组合。基于接收到的信息，应用引擎255确定要提供给显示设备205以呈现给用户的内容。例如，如果接收到的信息指示用户已经向左看，则应用引擎255为显示设备205生成反映用户在增强环境中的移动的内容。另外，应用引擎255响应于从输入接口240接收到的动作请求，在控制台210上执行的应用内执行动作，并向用户提供该动作已执行的反馈。所提供的反馈可以是经由显示设备205的视觉或听觉反馈，或者经由输入接口240的触觉反馈。

图3A是根据一些实施例的显示设备300的等轴测视图。在一些其他实施例中，显示设备300是一些其他电子显示器(例如，数字显微镜、头戴式显示设备等)的一部分。在一些实施例中，显示设备300包括光发射设备310和光学组件330，其可以包括一个或多个透镜和/或其他光学组件。在一些实施例中，显示设备300还包括IR检测器阵列。

光发射设备310向观看用户发射图像光和可选的IR光。光发射设备310包括发射可见光中的光的一个或多个光发射组件(并且可选地包括发射IR中的光的组件)。光发射设备310可以包括例如LED阵列、微LED阵列、OLED阵列或其某种组合。

在一些实施例中，光发射设备310包括发射强度阵列(例如，空间光调制器)，该发射强度阵列被配置为选择性地衰减从光发射设备310发射的光。在一些实施例中，发射强度阵列由多个液晶单元或像素、光发射设备组或其某种组合构成。每个液晶单元，或者在一些实施例中为液晶单元组，是可寻址的，以具有特定水平的衰减。例如，在给定时间，一些液晶单元可以设置为无衰减，而其他液晶单元可以设置为最大衰减。以此方式，发射强度阵列能够提供图像光和/或控制图像光的哪一部分被传递到光学组件330。在一些实施例中，显示设备300使用发射强度阵列以便于向用户的眼睛340的瞳孔350的位置提供图像光，并且最小化提供给眼盒中其他区域的图像光量。

光学组件330包括一个或多个透镜。光学组件330中的一个或多个透镜从光发射设备310接收修改后的图像光(例如，衰减光)，并将修改后的图像光指引到瞳孔350的位置。光学组件330可以包括附加的光学组件，例如滤色器、反射镜等。

可选的IR检测器阵列检测从眼睛340的视网膜、眼睛340的角膜、眼睛340的晶状体或其某种组合逆反射的IR光。IR检测器阵列包括单个IR传感器或多个IR敏感检测器(例如，光电二极管)。在一些实施例中，IR检测器阵列与光发射设备310分隔。在一些实施例中，IR检测器阵列集成到光发射设备310中。

在一些实施例中，包括发射强度阵列的光发射设备310组成显示元件。备选地，显示元件包括没有发射强度阵列的光发射设备310(例如，当光发射设备310包括能够单独调整的像素时)。在一些实施例中，显示元件另外包括IR阵列。在一些实施例中，响应于瞳孔350的确定位置，显示元件调整所发射的图像光，使得由显示元件输出的光由一个或多个透镜向瞳孔350的确定位置折射，而不是向眼盒中的其他位置。

在一些实施例中，除了光发射设备310之外或代替光发射设备310，显示设备300包括与多个滤色器耦合的一个或多个宽带源(例如，一个或多个白色LED)。

在一些实施例中，显示设备300(或显示设备300的光发射设备310)包括空间光调制器(例如，反射式空间光调制器)，诸如硅上液晶(LCoS)空间光调制器。在一些实施例中，LCoS空间光调制器包括液晶。在一些实施例中，LCoS空间光调制器包括铁电液晶。空间光调制器具有像素(或子像素)阵列，并且各个像素(或相应的子像素)可以被单独控制以反射入射到其上的光(例如，像素被激活以反射入射到其上的光，或者被去激活以停止反射入射到其上的光)或调制反射光(例如，像素被激活以改变反射光的偏振，或者被去激活以停止改变反射光的偏振，反之亦然)。在一些实施例中，显示设备300包括多个空间光调制器(例如，用于诸如红色的第一颜色的第一空间光调制器，用于诸如绿色的第二颜色的第二空间光调制器，以及用于诸如蓝色的第三颜色的第三空间光调制器)。这样的空间光调制器需要向空间光调制器提供光的照明器。

LCoS空间光调制器通常反射一部分照明光以提供图像光，并且照明光中的不均匀性将导致图像光中的不均匀性。因此，需要能够提供LCoS空间光调制器的均匀照明的紧凑型照明器。

图3B-图3C是示出根据一些实施例在显示设备300中使用的示例照明配置的示意图。在图3B和图3C中，照明光390通过光学组件360(例如，一个或多个光学组件)向偏振分束器(PBS)362-1或362-2透射。PBS 362-1或362-2在朝向空间光调制器370(例如，反射式空间光调制器，诸如LCoS空间光调制器)的第一方向上提供照明光390，接收从空间光调制器370输出的调制光392，并在与第一方向不同(例如，与第一方向不平行)的第二方向上提供调制光392。在一些实施例中，第一方向和第二方向形成在30度和150度之间、45度和135度之间或60度和120度之间的角度。在图3B中，照明光390通过PBS 362-1透射(例如，方向不改变)。另外，从空间光调制器370输出的调制光392由PBS 362-1向输出组件372(例如，显示光学器件或具有光输入耦合器的波导)反射。在图3C中，照明光390由PBS 362-2向空间光调制器370反射，并且从空间光调制器370输出的调制光392通过PBS 362-2向输出组件372透射(例如，方向不改变)。

尽管图4A、图4F-图4J、图5A-图5D、图6A-图6E和图7示出了具有类似于图3B所示配置(光学组件360的光轴平行于空间光调制器370的光轴)的配置的设备，但是图4A、图4F-图4J、图5A-图5D、图6A-图6E和图7中的光学组件可以被设置为使得光学组件的配置类似于图3C所示的配置(光学组件360的光轴与空间光调制器370的光轴不平行(例如，垂直)。为简明起见，这里省略了对这种配置的详细描述。

图4A、图4F-图4J、图5A-图5D、图6A-图6E和图7示出了根据一些实施例实现紧凑型照明器的示例光学设备。这样的光学设备可以用于照明空间光调制器(例如，反射式空间光调制器)，诸如LCoS空间光调制器。在一些实施例中，这样的光学设备与空间光调制器分隔。在一些实施例中，这样的光学设备包括空间光调制器(例如，空间光调制器被集成到光学设备中)。

图4A是示出根据一些实施例的包括光学组件430的显示设备400的示意图。显示设备400包括光源410和空间光调制器420(例如，反射式空间光调制器)，使得光学组件430设置在光源410和空间光调制器420之间。光源410被配置为向光学组件430提供(例如，生成、发射、输出或引导)照明光490。光学组件430包括第一反射表面430-1和与第一反射表面430-1分离(例如，相对)的第二反射表面430-2。第一反射表面430-1被配置为接收照明光490并透射照明光490的至少第一部分490-1，使得照明光490的至少第一部分490-1：(i)通过第一反射表面430-1向第二反射表面430-2透射，(ii)通过第二反射表面430-2向第一反射表面430-1反射，(iii)通过第一反射表面430-1向第二反射表面430-2反射，以及(iv)通过第二反射表面430-2透射。

在一些实施例中，第一反射表面430-1或第二反射表面430-2中的至少一个反射表面是曲面的。在图4A中，第一反射表面430-1是曲面的，而第二反射表面430-2不是曲面的(例如，平的)。备选地，第一反射表面430-1可以是平的，而第二反射表面430-2可以是曲面的。当照明光490经由光学组件430从光源410引导到空间光调制器420时，第一反射表面430-1和/或第二反射表面430-2的曲率半径有助于改变照明光490的第一部分490-1的发散度(例如，聚焦或散焦)的光学功率。

在一些实施例中，显示设备400还包括PBS 440，其被配置为接收照明光490的第一部分490-1并向空间光调制器420提供照明光490的第一部分490-1。在一些实施例中，如图所示，光学组件430设置在光源410和PBS 440之间，使得第一反射表面430-1面向光源410，而第二反射表面430-2面向PBS 440。

在一些实施例中，空间光调制器420是LCoS空间光调制器。

在一些实施例中，第一反射表面430-1是部分反射表面(例如，50/50反射镜)。在一些配置中，第一反射表面430-1是被配置为基于光的偏振选择性地透射或反射光的反射偏振器。例如，反射偏振器可以被配置为透射具有第一偏振的光并且反射具有第二偏振的光，第二偏振不同于第一偏振(例如，与第一偏振正交)。

在一些实施例中，第二反射表面430-2是基于液晶的偏振选择性元件450(例如，偏振敏感全息图、胆甾型液晶等)。基于液晶的偏振选择性元件450的示例包括具有超表面(metasurface)的偏振选择性元件、具有共振结构表面的偏振选择性元件、包括连续手性层的偏振选择性元件、以及包括双折射材料的偏振选择性元件。基于液晶的偏振选择性元件450可以被配置为反射具有第一偏振的光并且透射具有第二偏振的光，第二偏振与第一偏振不同(例如，与第一偏振正交)。在一些实施例中，第一偏振是第一圆偏振，并且第二偏振是与第一偏振正交的第二圆偏振。

图4B-图4E示出了根据一些实施例的偏振选择性元件450。

在一些实施例中，偏振选择性元件450包括以螺旋结构设置的液晶层(例如，由胆甾型液晶形成的液晶)。在一些实施例中，偏振选择性元件450相对于光的圆偏振是偏振选择性的。当圆偏振光具有与偏振选择性元件450中液晶结构沿其螺旋轴的螺旋扭曲相对应(例如，沿相同旋向性或具有相同旋向性)的旋向性时，偏振选择性元件450与圆偏振光相互作用，导致光的传播方向改变(例如，反射、折射或衍射光)。相反，偏振选择性元件450将透射具有与偏振选择性元件450中的液晶结构的螺旋扭曲相反的旋向性的圆偏振的光，而不改变其方向或偏振。偏振选择性元件450可以被配置为重定向具有某些属性的光，而不改变其偏振，而不具有某些属性的光被透射通过偏振选择性元件450，而不改变其偏振。

例如，偏振选择性元件450可以具有右手型液晶螺旋结构，并且可以被配置为重定向(例如，反射、折射、衍射)入射到其上的RCP光，而不改变RCP光的偏振，同时透射入射到其上的LCP光，而不改变其偏振或方向。除了偏振选择性之外，偏振选择性元件450还可以具有波长选择性。例如，右手型偏振选择性元件450被配置为反射特定光谱范围内的RCP光并透射所有其他光，包括特定光谱范围内的LCP光和波长超出特定光谱范围的RCP光。此外，偏振选择性元件450还可以被配置为具有角度选择性，使得偏振选择性元件450与入射到偏振选择性元件450表面的光在特定角度范围内(例如，基本上平行于偏振选择性元件450的光轴，在某些情况下，入射光和偏振选择性元件450的光轴形成小于20度的角度)相互作用，并且满足如上所述的偏振和波长条件。以特定角度范围之外的角度入射到偏振选择性元件450表面的光将通过偏振选择性元件450透射，而不改变偏振或方向。

图4B示出了偏振选择性元件450的x-z横截面视图。在一些实施例中，偏振选择性元件450包括光对准层452(例如，包括有机或无机化合物的层，该化合物包括光敏基团)和由光学各向异性分子形成的螺旋结构454。通过添加光对准材料(PAM)形成光对准层452。然后将PAM层暴露于具有所需强度和入射角的对准光(例如，线偏振光)。在旋转对准光的偏振的同时，在PAM层上逐渐扫描对准光。对准光在PAM层上产生摆线图案(例如，下面参考图5E解释摆线图案)。在制备光对准层452之后，将光学各向异性分子层施加到形成螺旋结构454的光对准层452上。光对准层452的摆线图案限定螺旋结构454的取向。在形成螺旋结构454之后，光学各向异性分子层被固化(例如，固定、设置或硬化)以形成聚合物。在一些实施例中，固化包括热固化或UV固化。在一些实施例中，螺旋结构454由液晶(诸如胆甾型液晶)形成。螺旋结构454沿基本上平行于z轴的螺旋轴456对齐(例如，螺旋轴456和z轴形成不大于20度的角度)。在一些实施例中，光学各向异性分子在整个光学透明衬底上围绕螺旋轴456在相同的旋转方向上旋转(形成螺旋扭曲)。螺旋结构454限定螺旋间距466，这里用来指具有相同取向的相同螺旋结构的两个相邻光学各向异性分子之间的距离。

偏振选择性元件450可以改变或影响特定光谱范围内(例如，偏振选择性元件450是波长选择性的)并且具有第一圆偏振(例如，偏振选择性元件450是偏振选择性的)的光的方向和/或偏振，第一圆偏振与偏振选择性元件450中的螺旋结构相同的旋向性。偏振选择性元件450不改变或影响特定光谱范围之外和/或具有与偏振选择性元件450中的螺旋结构的旋向性相反的第二圆偏振的光的方向和偏振。当具有第一圆偏振且波长在特定光谱范围内的第一入射光照射在偏振选择性元件450上时，偏振选择性元件450与第一入射光相互作用并改变第一入射光的方向(例如，重定向、反射、折射、衍射第一入射光)。当与第一入射光相互作用时，偏振选择性元件450不改变第一入射光的偏振(例如，RCP光被反射为RCP光)。另一方面，偏振选择性元件450被配置为透射第二入射光，该第二入射光具有与偏振选择性元件450相关联的特定光谱范围之外的波长和/或具有旋向性与偏振选择性元件450中的螺旋结构相反的圆偏振，而不改变其方向或偏振。例如，偏振选择性元件450改变第一入射光(RCP)的方向，而不改变其偏振，并透射第二入射光(LCP)，而不改变其方向或偏振。相比之下，传统的反射透镜或反射镜在反射光时会改变偏振入射光的偏振。在一些实施例中，除了基于光的圆偏振进行选择之外，偏振选择性元件450还是波长选择性的和/或基于光的入射角进行选择的。偏振选择性元件450的光学属性基于液晶的螺旋轴的取向和/或螺旋间距。

图4C是偏振选择性元件450的x-y平面的横截面视图。偏振选择性元件450中的螺旋结构454形成侧向条纹(例如，侧向条纹460-1和460-2)，对应于x-y平面中具有相同对准的相邻光学各向异性分子。侧向间距462由两个相邻的侧向条纹(例如，侧向条纹460-1和460-2)之间的距离定义。

图4D是图4C中所示的偏振选择性元件450的x-z平面在参考面AA’上的横截面视图。偏振选择性元件450中的螺旋结构454形成螺旋条纹(例如，螺旋条纹464-1和464-2)，对应于x-z平面中具有相同排列的相邻光学各向异性分子。螺旋间距466由两个相邻螺旋条纹(例如，螺旋条纹464-1和464-2)之间的距离定义。在一些实施例中，如图所示，螺旋条纹相对于偏振选择性元件的表面倾斜角度α。箭头458示出了偏振选择性元件450上的入射光的方向。

图4E示出了光对准层(例如，光对准层452)上的光学各向异性分子的取向的示例性示例。图4E示出了具有相同取向的两个相邻的光学各向异性分子(例如，光学各向异性分子459-1和459-2)。光学各向异性分子459-1和459-2之间的距离限定了侧向间距462，也如图4C所示。

图4F-图4J是示出根据一些实施例的包括光学组件430的显示设备的示意图。

在一些配置中，如图4F所示，反射偏振器431-1和光学阻滞器431-2(例如，四分之一波片)与第二反射表面430-2相邻。反射偏振器431-1被配置为基于光的偏振来选择性地透射或反射光，并且光学阻滞器431-2(例如，四分之一波片)被定位以在转换光的偏振的同时透射光。例如，反射偏振器431-1可以被配置为反射具有第三偏振的光并且透射具有第四偏振的光，第四偏振与第三偏振不同(例如，与第三偏振正交)。在一些实施例中，第三偏振是第一线偏振(例如，s偏振)，并且第四偏振是与第一偏振正交的第二线偏振(例如，p偏振)。在一些配置中，光学阻滞器431-2被定位以透射具有线偏振的光并将其转换为具有圆偏振的光，反之亦然。

图4F示出了根据一些实施例通过光学组件430传输的光的光路。在图4F中，第一反射表面430-1接收从光源410输出的照明光490，并向第二反射表面430-2透射照明光490的至少一部分。如图4F的套图A1所示，第二反射表面430-2反射接收到的照明光的至少一部分，其具有朝向第一反射表面430-1的第一偏振(例如，第一圆偏振)。第一反射表面430-1接收照明光490的反射部分，并向第二反射表面430-2反射至少一部分接收的光，使得照明光490的反射部分具有不同于第一偏振(例如，与第一偏振正交)的第二偏振。第二反射表面430-2透射从第一反射表面430-1反射的照明光490的至少一部分490-1(或其一部分)。

图4F的套图A2示出了当反射偏振器431-1和光学阻滞器431-2(例如，四分之一波片)位于临近第二反射表面430-2时，关于第二反射表面430-2处的照明光490的光路和偏振的附加细节。在一些实施例中，光学阻滞器431-2是第二反射表面430-2上的涂层，备选地，光学阻滞器431-2可以是与第二反射表面430-2隔开的光学元件。如套图A2所示，光学阻滞器431-2接收通过第一反射表面430-1透射的照明光490的至少一部分。光学阻滞器431-2将照明光490的一部分向反射偏振器431-1透射，同时将照明光490的该部分的偏振从第一偏振转换为第三偏振(例如，从第一圆偏振到第一线偏振)。第三偏振不同于第一偏振和第二偏振中的每一个。反射偏振器431-1被配置为将具有第三偏振的照明光490的至少一部分反射回光学阻滞器431-2。光学阻滞器431-2将反射光的至少一部分向第一反射表面430-1透射，同时将反射光的至少一部分的偏振从第三偏振转换为第一偏振。第一反射表面430-1将具有第一偏振的反射光的至少一部分向光学阻滞器431-2反射，使得由第一反射表面430-1反射的光的一部分具有第二偏振。光学阻滞器431-2将具有第二偏振的光的至少一部分490-1向反射偏振器431-1透射，同时将接收光的至少一部分的偏振从第二偏振转换为第四偏振(例如，第二线偏振)，第四偏振与第一偏振、第二偏振和第三偏振中的每一个不同。反射偏振器431-1透射具有第四偏振的接收光的至少一部分490-1。

在一些实施例中，第一偏振是第一圆偏振(例如，右手圆偏振)，第二偏振是与第一偏振正交的第二圆偏振(例如，左手圆偏振)(或反之亦然)，第三偏振是第一线偏振(例如，s偏振)，以及第四偏振是与第三偏振正交的第二线偏振(例如，p偏振)(或反之亦然)。

在理想情况下，每个光学元件和表面的损耗为零或可以忽略。然而，在实践中，可以理解，通过与光学元件或表面的相互作用(诸如通过光学表面的透射或在光学表面处的反射)，可能会损失一定量的光(诸如照明光490)。

图4G-图4J是示出根据一些实施例的包括光学组件432的显示设备402的示意图。显示设备402类似于显示设备400，不同之处在于光学组件430被光学组件432替换。光学组件432类似于光学组件430，不同之处在于光学组件432的第一反射表面432-1限定了孔434(例如，物理通孔或窗口，诸如没有反射涂层的表面的一部分，其中该表面的其余部分包括反射涂层)。

在一些实施例中，第一反射表面432-1包括包括反射涂层的第一部分432-1A和不包括反射涂层的第二部分432-1B。第一部分432-1A围绕第二部分432-1B，并且第二部分432-1B对应于孔434(例如，孔434是第一反射表面432-1的反射涂层中的孔)。在图4G中，第一部分432-1A用实线表示，并且第二部分432-1B用虚线表示。

在一些实施例中，如图4G所示，光学组件432设置在光源410和空间光调制器420(例如，反射式空间光调制器)之间。在这种情况下，光源410与光学组件432的第一反射表面432-1中的孔434对准(例如，被耦合)，使得照明光490的至少一部分(例如，第一部分490-1)通过第一反射表面432-1的孔434向第二反射表面432-2透射。

在一些实施例中，第二反射表面430-2可以是基于液晶的偏振选择性元件450(例如，偏振敏感全息图、胆甾型液晶等)。备选地，第二反射表面430-2可以包括反射偏振器和光学阻滞器(例如，四分之一波片)，如上面关于图4F中的套图A2所描述的。

图4H示出了根据一些实施例的通过光学组件432传输的光的光路，诸如当光学组件432设置在光源410和空间光调制器420之间时。如图4H的套图B所示，第一反射表面432-1接收从光源410输出的照明光490，并通过孔434向第二反射表面432-2透射照明光490的至少一部分。第二反射表面432-2将接收光的至少一部分反射回第一反射表面432-1，使得该部分反射光具有第一偏振。第一反射表面432-1将由第二反射表面432-2反射的光的至少一部分反射回第二反射表面432-2，使得由第一反射表面432-1反射的光的该部分具有第二偏振。第二反射表面432-2透射在第一反射表面432-1处反射的光的至少一部分490-1。

在一些实施例中，反射偏振器和光学阻滞器在与第二反射表面432-2相邻的位置，如上面针对图4F的套图A2所描述的。

与通过光学组件430传输的照明光490的光路相比，通过光学组件432传输的照明光490不透射通过包括反射涂层的第一反射表面432-1的第一部分，而是经由孔434(如图4H所示)向第二反射表面(如图4F所示)透射。在一些情况下，这消除了与通过第三反射表面533-1的透射相关联的任何损耗，并允许光学组件432具有比光学组件430更高的透射效率(例如，更低的损耗)。

在一些实施例中，孔434是第一反射表面432-1中的物理孔。在一些情况下，如图4I所示，光源410的至少一部分可以设置在孔434内。

图4J示出了根据一些实施例的通过光学组件432传输的光的光路，诸如当光源410的至少一部分设置在孔434内时。如图4J的套图C所示，光源410向第二反射表面432-2输出照明光490。第二反射表面432-2将照明光490的至少一部分反射回第一反射表面432-1，使得反射的照明光490具有第一偏振。第一反射表面432-1将由第二反射表面432-2反射的光的至少一部分反射回第二反射表面432，使得由第一反射表面432-1反射的光的该部分具有第二偏振。第二反射表面432-2透射在第一反射表面432-1处反射的光的至少一部分490-1。

当第二反射表面432-2包括反射偏振器和光学阻滞器时，关于第二反射表面432-2处的光的光路和偏振的细节与上面参考图4F的套图A2描述的相同。

图5A是示出根据一些实施例的包括光学组件530的显示设备500的示意图。显示设备500类似于显示设备400，不同之处在于光学组件430被光学组件530替换。光学组件530包括第一反射表面530-1、第二反射表面530-2和第三反射表面530-3。第一反射表面530-1设置在第二反射表面530-2和第三反射表面530-3之间。

图5B是示出光学组件530中的光路的示意图。图5B中所示的箭头表示光在光学组件530的表面之间传播的相对方向(例如，从第三反射表面530-3到第一反射表面530-1等)，并且不指示通过光学组件530反射或透射的射线的几何方向(例如，图5B不是射线追踪图)。光学组件530被配置为在第三反射表面530-3处接收照明光490。第三反射表面530-3被配置为透射照明光490的至少第一部分490-1，并且照明光490的第一部分490-1：(i)通过第一反射表面530-1向第二反射表面530-2透射，(ii)通过第二反射表面530-2向第一反射表面530-1反射，(iii)通过第一反射表面530-1向第二反射表面530-2反射，以及(iv)通过第二反射表面530-2透射。第三反射表面530-3还被配置为透射照明光490的至少第二部分490-2，并且照明光490的第二部分490-2：(i)在第一反射表面530-1处向第三反射表面530-3反射，(ii)通过第三反射表面530-3向第一反射表面530-1反射，以及(iii)通过第一反射表面530-1和第二反射表面530-2透射。

在一些实施例中，第一反射表面530-1是部分反射器(例如，50/50反射镜)。

在一些实施例中，与上面参考图4B-图4E描述的基于液晶的偏振选择性元件相似的基于液晶的偏振选择性元件可以被设置以与第二反射表面530-2相邻。

在一些实施例中，与上面参考图4B-图4E描述的基于液晶的偏振选择性元件相似的基于液晶的偏振选择性元件可以被设置以与第三反射表面530-3相邻。

在一些实施例中，第二反射表面530-2和第三反射表面520-3中的每个反射表面都是曲面的，并且第一反射表面530-1不是曲面的(例如，平坦的)。第二反射表面530-2的曲率半径有助于照明光490的第一部分490-1的光学功率，该照明光490的第一部分490-1经由光学组件530从光源410引导到空间光调制器420，并且第三反射表面530-3的曲率半径有助于照明光490的第二部分490-2的光学功率，该照明光490的第二部分490-2经由光学组件530从光源410引导到空间光调制器420。因此，在一些实施例中，第二反射表面530-2和第三反射表面520-3中的每个反射表面具有相同的曲率半径。在一些实施例中，照明光490的第一部分490-1和第二部分490-2经由光学组件530以相同的光学功率从光源410引导到空间光调制器420。

图5B中示出了照明光490的第一部分490-1和第二部分490-2的光路。如图5B的套图D所示，第三反射表面530-3接收从光源410输出且具有第一偏振的照明光490，并向第一反射表面530-1透射照明光490。第一反射表面530-1向第二反射表面530-2透射照明光490的第一部分490-1，并向第三反射表面530-3反射照明光490的第二部分490-2，使得透射通过第一反射表面530-1的照明光490的第一部分490-1具有第一偏振，并且由第一反射表面530-1反射的照明光490的第二部分490-2具有第二偏振。

参考照明光490的第一部分490-1，第二反射表面530-2被配置为将照明光490的第一部分490-1反射回第一反射表面530-1，而不改变偏振。第一反射表面530-1接收具有第一偏振的照明光490的第一部分490-1，并向第二反射表面530-2反射照明光490的第一部分490-1，使得照明光490的反射的第一部分490-1具有第二偏振。第二反射表面530-2透射具有第二偏振的照明光490的第一部分490-1。

参考照明光490的第二部分490-2，第三反射表面530-3被配置为将具有第二偏振的照明光490的第二部分490-2反射回第一反射表面530-1，使得照明光490的反射的第二部分490-2具有第二偏振(例如，不改变偏振)。第一反射表面530-1将具有第二偏振的照明光490的第二部分490-2向第二反射表面530-2透射，并且第二反射表面530-2透射已经透射通过第一反射表面530-1的照明光490的第二部分490-2。

在一些实施例中，如上参考图4F的套图A2所描述的，反射偏振器和光学阻滞器在与第二反射表面530-2相邻的位置。

与透射通过光学组件430的照明光490的光路相比，透射通过光学组件530的照明光490允许最初未透射通过第一反射表面530-1的照明光490的一部分(例如，第二部分490-2)被重定向至第一反射表面530-1，从而降低了损耗。因此，与光学组件430相比，光学组件530可以具有更高的透射效率(例如，更低的损耗)。

图5C-图5D是示出根据一些实施例的包括光学组件532的显示设备502的示意图。显示设备502类似于显示设备500，不同之处在于光学组件530被光学组件532替换。光学组件532类似于光学组件530，不同之处在于光学组件532的第三反射表面532-3限定了孔534(例如，物理通孔或窗口，诸如没有反射涂层的表面的一部分，其中该表面的其余部分包括反射涂层)。

在一些实施例中，如图5C所示，光学组件532设置在光源410和空间光调制器420(例如，反射式空间光调制器)之间。在这种情况下，光源410与光学组件532的第三反射表面532-3中的孔534对准(例如，被耦合)，使得照明光490的至少一部分(例如，第一部分490-1和第二部分490-2)通过第三反射表面532-3的孔534向第一反射表面532-1透射。在这种情况下，光学组件532中的照明光490的光路和偏振与光学组件530中的照明光490的光路相似，不同之处在于照明光490透射通过第三反射表面532-3的孔534。

在一些实施例中，第三反射表面532-3包括包括反射涂层的第一部分和不包括反射涂层的第二部分。第一部分围绕第二部分，第二部分对应于孔534(例如，孔534是第三反射表面532-3的反射涂层中的孔)。

在一些实施例中，孔534是第三反射表面532-3中的物理孔。在一些情况下，如图5D所示，光源410的至少一部分可以设置在孔534内部。在这种情况下，光学组件532中的照明光490的光路类似于光学组件530中的照明光490的光路，不同之处在于照明光490从光源410向第一反射表面532-1输出，因此，照明光490在入射到第一反射表面532-1上之前不透射通过第三反射表面532-3。

与透射通过光学组件530的照明光490的光路相比，透射通过光学组件532的照明光490不透射通过第三反射表面533-1，而是经由孔534(如图5C所示)或直接向第二反射表面(如图5D所示)透射。在一些情况下，这消除了与通过第三反射表面533-1的透射相关联的任何损耗，并且允许光学组件532具有比光学组件530更高的透射效率(例如，更低的损耗)。

图6A-图6C是示出根据一些实施例的包括光学组件630的显示设备600的示意图。显示设备600类似于显示设备400，不同之处在于光学组件430被光学组件630替换。光学组件630包括光学元件640和曲面反射器650。在一些实施例中，曲面反射器650包括反射偏振器和光学阻滞器，如上面参考图4A和图4F所描述的。备选地，曲面反射器650可以包括基于液晶的偏振选择性元件450，其细节在上面参考图4B-图4E提供。

如图6A所示，曲面反射器650被配置为接收照明光490，使得照明光490的至少一部分490-1：(i)通过曲面反射器650向光学元件640反射，(ii)通过光学元件640向曲面反射器650反射，以及(iii)通过曲面反射器650透射。

在一些实施例中，光学组件630(包括光学元件640和曲面反射器650两者)设置在光源410和空间光调制器420之间。在这种情况下，照明光490的至少一部分490-1在被曲面反射器650反射之前通过光学元件640向曲面反射器650透射。

在一些实施例中，如图6A所示，曲面反射器650设置在衬底652上。在一些实施例中，曲面反射器650包括设置在面对光学元件640的衬底652的表面652-1上的一个或多个涂层。例如，如上面参考图4F的套图A2所描述的，曲面反射器650可以包括偏振敏感反射涂层和光学阻滞器涂层。在另一示例中，曲面反射器650可以包括涂层，该涂层包括上面参考图4B-图4E描述的液晶层，诸如偏振选择性元件450。

在一些实施例中，光学元件640包括作为部分反射器(例如，50/50反射镜)的反射表面640-1。备选地，反射表面640-1可以是被配置为基于光的偏振而选择性地透射或反射光的反射偏振器。反射表面640-1可以设置在光学元件640的第一侧640-A或第二侧640-B上。在一些实施例中，反射表面640-1是反射涂层或部分反射涂层。

图6B示出了显示设备600，其中光学元件640限定了孔644。在一些实施例中，反射表面640-1是全反射器。在一些情况下，光源410与孔644对准(例如，被耦合)，使得照明光490的至少一部分490-1通过孔644向曲面反射器650透射。在一些实施例中，如图6B所示，光源410的至少一部分被设置在光学元件640的孔644内部。

在一些实施例中，反射表面640-1包括包括反射涂层的第一部分和不包括反射涂层的第二部分。第一部分围绕第二部分，第二部分对应于孔644(例如，孔644是反射表面640-1的反射涂层中的孔)。

在一些实施例中，光学元件640的反射表面640-1是曲面的。曲面反射器650和反射表面640-1(当为曲面时)中的每一个的曲率半径有助于照明光490的该部分490-1的光功率，照明光490的该部分490-1经由光学组件630从光源410引导到空间光调制器420。

在一些实施例中，如图6A所示，包括曲面反射器650和光学元件640的光学组件630被设置在光源410和PBS 440之间。

图6C示出了通过光学组件630传输的光的光路和偏振。如图6C的套图E所示，反射表面640-1接收从光源410输出的照明光490，并将照明光490的至少一部分向曲面反射器650透射。曲面反射器650向反射表面640-1反射具有第一偏振的照明光490的至少一部分。反射表面640-1接收具有第一偏振的照明光的至少一部分，并向曲面反射器650反射接收光的至少一部分，使得由反射表面640-1反射的光的一部分490-1具有第二偏振。曲面反射器650透射由反射表面640-1反射的照明光490的至少一部分490-1。

在一些情况下，诸如当曲面反射器650是衬底652的表面652-1上的涂层时，照明光490的至少一部分490-1透射通过衬底652。

在一些实施例中，其中光源410的至少一部分设置在光学元件640的孔644内，照明光490的光路类似于上述光路，不同之处在于照明光490从光源410向曲面反射器650输出，因此，照明光490在入射到曲面反射器650之前不透射通过光学元件640的反射表面640-1。

在一些实施例中，曲面反射器650包括反射偏振器和光学阻滞器。关于曲面反射器处的光的光路和偏振的细节类似于上面关于图4F的套图A2所描述的那些。为简明起见，这里不再重复这样的细节。

图6D示出了根据一些实施例的显示设备602。显示设备602类似于显示设备600，不同之处在于利用光学组件632替换光学组件630。在图6D中，光源410设置在光学元件640和曲面反射器650之间。图6D中所示的光源410被配置为向曲面反射器650提供(例如，生成、发射或输出)照明光490。曲面反射器650被配置为接收照明光490并反射照明光490的至少一部分，使得在曲面反射器650处反射的照明光490的至少一部分490-1：(i)通过光学元件640接收，(ii)通过光学元件640(例如，光学元件640的反射表面640-1)向曲面反射器650反射，以及(iii)通过曲面反射器650透射。

在一些实施例中，光源410可以不是完全(例如，100％)透明的(例如，对照明光490光透明)。在这种情况下，当光源410设置在曲面反射器650和光学元件640之间时，随着照明光490在曲面反射器650和光学元件640之间反射，光源410可以阻挡一些照明光490。因此，在光学元件640处不接收由曲面反射器650反射的照明光490的一部分，并且由光学元件640向曲面反射器650反射的照明光490的一部分不被曲面反射器650接收。在这种情况下，照明光的至少一部分490-1是由光源410提供(例如，生成、发射或输出)的照明光的子集，子集中的照明光少于照明光的至少一部分中的全部照明光。

在一些实施例中，其中光源410的至少一部分设置在光学元件640的孔644内(如图6C所示)，或者光源410设置在光学元件640和曲面反射器650之间，光学元件640包括全反射器(例如，诸如反射率大于80％、85％、90％、95％、97％、98％或99％的反射镜)。在一些实施例中，反射表面640-1是全反射器。

光学组件632中的照明光490的光路类似于光学组件630中的照明光490的光路，不同之处在于照明光490从光源410向曲面反射器650输出，因此，照明光490在入射到曲面反射器650之前不透射通过反射表面640-1或光学元件640。

图6E示出了根据一些实施例的显示设备604。显示设备604类似于显示设备600，不同之处在于用光学组件634替换光学组件630。在图6E中，曲面反射器650设置在包括PBS440的衬底654上(例如，曲面反射器650与PBS 440集成，并且被包括作为衬底654的一部分的PBS 440由虚线框指示)。在一些实施例中，曲面反射器650是设置在面对光学元件640的衬底654的表面654-1上的偏振选择性涂层。

光学组件634中的照明光490的光路类似于光学组件630中的照明光490的光路，不同之处在于照明光490从光源410向曲面反射器650输出，因此，照明光490在入射到曲面反射器650上之前不透射通过反射表面640-1或光学元件640。另外，透射通过曲面反射器的照明光490的至少一部分490-1被耦合到衬底654和PBS 440中。

图7是示出根据一些实施例的包括光学元件730的显示设备700的示意图。显示设备700类似于显示设备400，不同之处在于光学组件430被光学元件730替换。光学元件730包括第一反射表面730-1和与第一反射表面730-1相对的第二表面730-2。光源410设置在光学元件730和空间光调制器420(例如，反射式空间光调制器)之间，并且被配置为向光学元件730提供(例如，生成、发射或输出)照明光490。第一反射表面730-1被配置为接收和反射照明光490，使得照明光490的至少一部分照亮空间光调制器420。

在一些实施例中，如图所示，第二表面730-2被配置为接收由光源410提供(例如，生成、发射或输出)的照明光490，并将接收到的照明光490向第一反射表面730-1透射。第一反射表面730-1被配置为将透射通过第二表面730-2的照明光的至少一部分490-1反射回第二反射表面730-2，使得由第一反射表面730-1反射的光的至少一部分490-1透射通过第二表面。

在一些实施例中，显示设备700包括PBS 440。在这种情况下，光源410设置在光学元件730和PBS 440之间，使得照明光490的至少一部分490-1在PBS 440处被接收。

在一些实施例中，光源410可能不是完全(例如，100％)透明的(例如，对照明光490光透明)。在这种情况下，照明光的至少一部分490-1是由光源410提供(例如，生成、发射或输出)的照明光的子集，子集中的照明光少于照明光的至少一部分中的全部照明光。

在一些实施例中，如图7所示，第一反射表面730-1是曲面的，并且具有第一曲率半径。第一反射表面730-1的第一曲率半径至少部分地有助于照明光490的至少一部分490-1的光学功率，该照明光490的至少一部分490-1经由光学元件730从光源410指引到空间光调制器420。

在一些实施例中，第二表面730-2是曲面的，并且具有不同于第一曲率半径的第二曲率半径。由于(照明光490和/或照明光490的至少一部分490-1)在第二表面730-2处的折射，第二表面730-2的第二曲率半径可以至少部分地有助于照明光490的至少一部分490-1的光学功率，照明光490的至少一部分490-1经由光学元件730从光源410指引到空间光调制器420。

在一些实施例中，第一反射表面730-1是全反射器(例如，反射镜)。备选地，第一反射表面730-1可以是部分反射器(例如，50/50反射镜)或反射偏振器，其被配置为基于光的偏振而选择性地透射或反射光。

在一些实施例中，第二表面730-2是非反射表面(例如，不包括任何反射或部分反射涂层的光学表面)。在一些实施例中，第二表面730-2可以包括非反射涂层(例如，抗反射涂层)，其被配置为减少由于光学表面处的反射而引起的损失。

图8A-图8C是示出光源800的示意图，在一些实施例中，该光源对应于光源410。光源800包括第一多个光发射元件810(例如，LED、微型LED)，其被配置为提供(例如，生成、发射或输出)具有在第一波长范围中的波长的第一光(例如，红光)。光源还包括多个波导820。多个波导820中的相应波导820(例如，波导820-1、820-2、820-3，…，820-n)包括耦合到第一多个光发射元件810中的相应光发射元件810(例如，光发射元件810-1、810-2、810-3，…，810-n)的输入端(例如，相应的光发射元件810设置在相应波导820的输入端处或附近)。相应波导820被配置为透射从相应光发射元件810输出的第一光，使得第一光从与波导820的输入端相对的波导820的输出端输出，作为照明光490。在一些实施例中，多个波导820被配置为透射第一光，使得照明光490提供均匀照明。例如，多个波导820具有用于提供均匀照明的特定长度。在一些情况下，基于光发射元件810的发散度来选择多个波导820的长度。在一些实施例中，多个波导820被配置为透射第一光，使得从光源输出的照明光490被准直(例如，多个波导820中的相应波导是锥形的以提供准直光)。

在一些实施例中，如图8A所示，两个连续(例如，相邻)光发射元件之间的距离P1在50微米和120微米之间。例如，当光发射元件810是红色LED或红色微型LED时，距离P可以小于60微米，介于50微米和70微米之间，介于60微米和60微米之间，介于60微米和60微米之间，介于70微米和90微米之间，介于80微米和100微米之间，介于90微米和110微米之间，介于100微米和120微米之间，或者大于110微米。

在一些实施例中，如图8B所示，光源还包括第二多个光发射元件830，其被配置为提供(例如，生成、发射或输出)具有与第一波长范围不同的第二波长范围中的波长的第二光(例如，绿光)。相应波导820还被耦合到第二多个光发射元件830的相应的光发射元件(例如，光发射元件830-1、830-2、830-3、830-4)。相应波导820被配置为透射从第二多个光发射元件830中的相应光发射元件提供的第二光。在一些实施例中，多个波导820被配置为透射第一光和第二光中的每个光，使得照明光490提供均匀照明。在一些实施例中，多个波导820充当均质器，允许第一光和第二光中的每个光从光源800输出。

在一些实施例中，光源还包括第三多个光发射元件834，其被配置为提供(例如，生成、发射或输出)具有与第一波长范围和第二波长范围中的每个波长范围不同的第三波长范围中的波长的第三光(例如，蓝光)。相应波导820还被耦合到第三多个光发射元件840中的相应的光发射元件(例如，光发射元件840-1、840-2、840-3、840-4)。相应波导820被配置为透射从第三多个光发射元件840中的相应光发射元件提供的第三光。在一些实施例中，多个波导820被配置为透射第一光、第二光和第三光中的每个光，使得照明光490提供均匀照明。在一些实施例中，多个波导820充当均质器，允许第一光、第二光和第三光中的每个光在从光源800输出时提供均匀照明。在一些实施例中，从多个波导820输出的照明光490包括分别由框812、832和842所示的第一光、第二光和第三光中的每个光。

在一些实施例中，被配置为提供具有不同波长范围的光的两个连续(例如，相邻)光发射元件之间的距离P2在30微米和70微米之间。例如，当光发射元件840被配置为提供红光并且光发射元件830被配置为提供绿光时，距离P2可以小于30微米、在20微米和40微米之间、在30微米和50微米之间、在40微米和60微米之间、在50微米和70微米之间、在60微米和80微米之间或大于70微米。

尽管对于第一多个光发射元件810、第二多个光发射元件830和第三多个光发射元件840中的每一个示出了四个波导和四个光发射元件，但是应当理解，光源800可以包括任意数目的波导和光发射元件。

在一些实施例中，第一波长范围和第二波长范围包括不重叠的波长(例如，第一波长范围和第二波长范围是互斥的)。例如，第一光可以对应于具有红色的光，并且第二光可以对应于具有绿色的光。因此，第一波长范围可以包括从635纳米(nm)到700nm的波长，并且第二波长范围可以包括从520nm到560nm的波长。

在一些实施例中，第一波长范围和第二波长范围包括共用波长(例如，第一波长范围和第二波长范围彼此部分重叠)。例如，第一光可以对应于具有(主要或主导)蓝色的光，而第二光可以对应于具有(主要或主导)绿色的光。因此，第一波长范围可以包括从450纳米(nm)到500nm的波长，并且第二波长范围可以包括从490nm到570nm的波长。

例如，第一光和第二光中的任何一个可以对应于具有任何颜色的光，诸如红、蓝、绿、白、黄、橙等。波长范围的一些示例包括420-440nm(蓝色)、490nm-570nm(绿色)、570-585nm(黄色)、585-620(橙色)和620-780nm(红色)。光源800可以包括光发射元件，该光发射元件被配置为提供具有任何波长范围的光，并且不限于这里提供的示例。

在一些实施例中，第三波长范围与第一波长范围和第二波长范围互斥。在一些实施例中，第三波长范围与第一波长范围或第二波长范围部分重叠。

在一些实施例中，多个波导820中的相应波导820是锥形的。如图8C所示，相应波导820的输入端具有第一宽度D1，并且相应波导820的输出端具有不同于(例如，大于)第一宽度D1的第二宽度D2。尽管图8C示出了相应波导820耦合到三个光发射元件，但是可以理解，相应波导820可以耦合到任意数目的光发射元件。另外，相应波导820可以具有第一宽度D1，其等于或大于相应波导820耦合到的(多个)光发射元件的宽度。例如，如果光发射元件是宽度为10微米的微型LED，并且相应波导820耦合到光发射元件，则相应波导820可以具有10微米或更大的宽度D1。类似地，如果相应波导820耦合到各自具有10微米宽度的两个光发射元件，则相应波导820可以具有20微米或更大的宽度D1(例如，如果两个光发射元件间隔30微米，则宽度D1为50微米或更大)。在一些实施例中，相应波导820具有圆柱形(或圆锥形)，并且第一宽度D1和第二宽度D2对应于两端的相应波导820的直径D1和直径D2。

在一些实施例中，使用锥形波导来准直光。这进而提高了效率，因为与经由非锥形波导从同一光发射元件发射的光相比，从光发射元件发射的光可以在更宽的区域上提供均匀强度。

在一些实施例中，锥形波导820具有线性锥形轮廓(例如，相应波导820具有直侧壁)。备选地，相应波导820可以具有非线性锥形轮廓，诸如抛物线、曲线或指数形锥形轮廓(例如，如在复合抛物线聚光器中)。

在一些实施例中，波导是平面或平板波导，宽度D1和D2对应于在相应端部的波导侧壁之间的距离。在一些实施例中，波导是光纤，并且距离D1和D2对应于光纤在相应端部的芯的直径。例如，平面波导可以具有间隔小到几微米(例如，～1-3微米)或大到几毫米(1-2毫米)的侧壁。例如，光纤的芯直径可以从几微米(例如，～1-3微米)到800微米或更大。一些常见的芯直径为9微米、50微米和62.5微米。

在一些实施例中，相应波导820可以包括壁外吸收元件(例如，壁外层)，用于吸收可能从相应波导820逸出的杂散光。

图9A-图9C是示出根据一些实施例的提供短距离照明的方法900的流程图。方法900包括(操作902)从光源410输出照明光490，(操作920)在光学组件430或530的第一反射表面430-1或530-1处接收照明光490。光学组件430或530包括第二反射表面430-2或530-2，位置与第一反射表面430-1或530-1相对。方法900还包括(操作922)通过第一反射表面430-1或530-1向第二反射表面430-2或530-2透射照明光490的第一部分490-1；(操作924)在第二反射表面430-2或530-2处反射已经透射通过第一反射表面430-1或530-1的照明光490的第一部分490-1；以及(操作926)在第一反射表面430-1或530-1处反射由第二反射表面430-2或530-2向第一反射表面430-1或530-1反射的照明光490的第一部分490-1。该方法还包括(操作928)通过第二反射表面430-2或530-2透射由第一反射表面430-1或530-1反射的照明光490的第一部分490-1；以及(操作930)在空间光调制器(例如，空间光调制器420)处接收照明光的第一部分。

在一些实施例中，光源800(对应于光源410)包括第一多个光发射元件810(例如，光发射元件810-1、810-2、810-3，…，820-n)和多个波导820(例如，波导820-1、820-2、820-3，…，820-n)。在一些实施例中，方法900包括(操作904)从第一多个光发射元件810中的相应光发射元件提供具有第一波长范围中的波长的第一光(例如，第一光可以对应于具有红色的光)，通过耦合到第一多个光发射元件810中的相应光发射元件的多个波导820中的相应波导引导第一光，以及经由(例如，通过)相应波导820透射由第一多个光发射元件中的相应光发射元件提供的第一光，作为照明光490的至少一部分。

在一些实施例中，光源800(对应于光源410)还包括第二多个光发射元件830。方法900还包括(操作910)从第二多个光发射元件830中的相应光发射元件提供具有第一波长范围中的波长的第二光(例如，第二光可以对应于具有绿色的光)，通过耦合到第二多个光发射元件830中的相应光发射元件的多个波导820中的相应波导引导第二光，以及经由(例如，通过)相应波导820透射由第二多个光发射元件中的相应光发射元件提供的第二光，作为照明光490的至少一部分。

在一些实施例中，如图8C所示，多个波导820中的相应波导是锥形的。

在一些实施例中，光源包括多个光发射元件(例如，光发射元件810-1至810-n、光发射元件830和/或光发射元件840)，并且方法900还包括(操作916)激活多个光发射元件的子集，子集中的光发射元件少于多个光发射元件中的全部光发射元件。

在一些实施例中，方法900还包括(操作940)通过光学组件530的第三反射表面530-3透射照明光490的第一部分490-1和照明光490的第二部分490-2，照明光490的第二部分490-2与照明光490的第一部分490-1不同，如图5B所示。在一些实施例中，方法900还包括在第一反射表面处向第三表面反射照明光的第二部分；在第三反射表面530-3处反射在第一反射表面530-1处向第三反射表面530-3反射的照明光490的第二部分490-2；通过第一反射表面530-1和第二反射表面530-2透射由第三反射表面反射的照明光490的第二部分490-2；以及在空间光调制器420处接收从光学组件530输出的照明光490的第二部分490-2。

在一些实施例中，方法900还包括(操作950)在分束器440(例如，PBS 440)处接收通过光学组件430或530透射的照明光490的第一部分490-1；利用分束器440在朝向空间光调制器420的第一方向上提供照明光490的第一部分490-1；以及(操作952)在分束器440处在朝向空间光调制器420的第一方向上接收照明光490的第一部分490-1。

在一些实施例中，调制照明光490的第一部分490-1包括(操作952)反射照明光490的第一部分490-1的子集，子集中的照明光少于照明光的至少一部分中的全部照明光。

在一些实施例中，方法900还包括(操作960)利用空间光调制器420调制照明光490的第二部分490-2，从空间光调制器420输出照明光490的至少第一部分490-1以作为调制光，从空间光调制器420输出照明光490的至少第二部分490-2以作为调制光。在这种情况下，从空间光调制器420输出的调制光包括照明光490的调制第一部分490-1和照明光490的调制第二部分490-2。方法900还包括由分束器440在与第一方向不平行的第二方向上提供调制光。

图10A-图10C是示出根据一些实施例的提供短距离照明的方法1000的流程图。方法1000包括(操作1002)从光源410输出照明光490。光源410位于与光学组件432或532的第一反射表面(例如，第一反射表面432-1或第三反射表面532-3)相邻。第一反射表面(例如，第一反射表面432-1或第三反射表面532-3)限定孔434或534，并且光学组件432或532具有位置与第一反射表面(例如，第一反射表面432-1或第三反射表面532-3)相对的第二反射表面(例如，第二反射表面432或第一反射表面532-1)。方法1000还包括(操作1030)在第二反射表面(例如，第二反射表面432-2或第一反射表面532-1)处向第一反射表面(例如，第一反射表面432-1或第三反射表面532-3)反射照明光490的第一部分490-1；(操作1032)在第一反射表面(例如，第一反射表面432-1或第三反射表面532-3)处反射由第二反射表面(例如，第二反射表面432-2或第一反射表面532-1)向第一反射表面(例如，第一反射表面432-1或第三反射表面532-3)反射的照明光490的第一部分490-1；(操作1034)通过第二反射表面(例如，第二反射表面432-2或第一反射表面532-1)透射由第一反射表面(例如，第一反射表面432-1或第三反射表面532-3)反射的照明光490的第一部分490-1；以及(操作1036)在空间光调制器420处接收照明光490的第一部分490-1。

在一些实施例中，光源410的至少一部分设置在第一反射表面(例如，第一反射表面432-1或第三反射表面532-3)的孔434或534中。

在一些实施例中，光源800(对应于光源410)包括第一多个光发射元件810(例如，光发射元件810-1、810-2、810-3，…，810-n)和多个波导820(例如，波导820-1、820-2、820-3，…，820-n)。在一些实施例中，方法1000包括(操作1006)从第一多个光发射元件810中的相应光发射元件提供具有第一波长范围中的波长的第一光(例如，第一光可以对应于具有红色的光)，通过被耦合到第一多个光发射元件810中的相应光发射元件的多个波导820中的相应波导引导第一光，以及经由(例如，通过)相应波导820将由第一多个光发射元件810中的相应光发射元件提供的第一光透射为照明光490的至少一部分。

在一些实施例中，光源800(对应于光源410)还包括第二多个光发射元件830。方法1000还包括(操作1010)从第二多个光发射元件830中的相应光发射元件提供具有第一波长范围中的波长的第二光(例如，第二光可以对应于具有绿色的光)，通过耦合到第二多个光发射元件830中的相应光发射元件的多个波导820中的相应波导引导第二光，以及经由(例如，通过)相应波导820将由第二多个光发射元件830中的相应光发射元件提供的第二光透射为照明光490的至少一部分。

在一些实施例中，如图8C所示，多个波导820中的相应波导是锥形的。

在一些实施例中，光源800包括多个光发射元件(例如，光发射元件810-1至810-n、光发射元件830和/或光发射元件840)。方法1000还包括(操作1014)激活多个光发射元件的子集，子集中的光发射元件少于多个光发射元件中的全部光发射元件。

在一些实施例中，该方法还包括(操作1020)通过第一反射表面432-1或532-3中的孔434或534向第二反射表面432-2或532-1透射照明光490，包括照明光490的第一部分490-1。

在一些实施例中，方法1000还包括在第二反射表面(例如，第一反射表面532-1)处向第三反射表面(例如，第二反射表面532-2)透射照明光490的第二部分490-2。照明光490的第二部分490-2不同于照明光490的第一部分490-1。方法1000还包括在第三反射表面(例如，第二反射表面532-2)处，将透射通过第二反射表面(例如，第一反射表面532-1)的照明光490的第二部分490-2向第三反射表面(例如，第二反射表面532)反射；在第二反射表面(例如，第一反射表面532-1)处，向第三反射表面(例如，第二反射表面532-2)反射在第三反射表面(例如，第二反射表面532-2)处反射的照明光的第二部分；以及通过第三反射表面(例如，第二反射表面532-2)透射由第二反射表面(例如，第一反射表面532-1)反射的照明光490的第二部分490-2。

在一些实施例中，方法1000还包括(操作1050)在分束器440(例如，PBS 440)处接收透射通过第二反射表面(例如，第二反射表面432-2或第一反射表面532-1)的照明光490的第一部分490-1。方法1000还包括：利用分束器440沿朝向空间光调制器420的第一方向引导照明光490的第一部分490-1；利用空间光调制器420调制照明光490的第一部分490-1；从空间光调制器420输出照明光490的至少一部分490-1以作为调制光；在分束器440处在朝向空间光调制器420的第一方向上接收照明光490的第一部分490-1；以及利用分束器440在与第一方向不平行的第二方向上引导调制光。

在一些实施例中，利用空间光调制器420调制照明光490的第一部分490-1包括(操作1052)反射照明光490的第一部分490-1的子集，子集中的照明光少于第一部分中的全部照明光。

图11A-图11B是示出根据一些实施例的提供短距离照明的方法1100的流程图。方法1100包括(操作1102)从光源410输出照明光490，(操作1130)在曲面反射器650处接收照明光490，以及(操作1132)在曲面反射器650处反射照明光490的至少一部分490-1。该方法还包括(操作1134)在光学元件640处反射在曲面反射器650处反射的照明光490的至少一部分490-1；(操作1136)通过曲面反射器650透射由光学元件640反射的照明光490的至少一部分490-1；以及(操作1138)在空间光调制器420处接收照明光490的至少一部分490-1。

在一些实施例中，光源800(对应于光源410)包括第一多个光发射元件810(例如，光发射元件810-1、810-2、810-3，…，810-n)和多个波导820(例如，波导820-1、820-2、820-3，…，820-n)。在一些实施例中，方法1100包括(操作1104)从第一多个光发射元件810中的相应光发射元件提供具有第一波长范围中的波长的第一光(例如，第一光可以对应于具有红色的光)，通过耦合到第一多个光发射元件810中的相应光发射元件的多个波导820中的相应波导引导第一光，以及经由(例如，通过)相应波导820将由第一多个光发射元件810中的相应光发射元件提供的第一光透射为照明光490的至少一部分。

在一些实施例中，光源800(对应于光源410)还包括第二多个光发射元件830。方法1100还包括(操作1112)从第二多个光发射元件830中的相应光发射元件提供具有第一波长范围中的波长的第二光(例如，第二光可以对应于具有绿色的光)，通过被耦合到第二多个光发射元件830中的相应光发射元件的多个波导820中的相应波导引导第二光，以及经由(例如，通过)相应波导820将由第二多个光发射元件830中的相应光发射元件提供的第二光透射为照明光490的至少一部分。

在一些实施例中，如图8C所示，多个波导820中的相应波导是锥形的。

在一些实施例中，光源800包括多个光发射元件(例如，光发射元件810-1至810-n、光发射元件830和/或光发射元件840)。方法1100还包括(操作1122)激活多个光发射元件的子集，子集中的光发射元件少于多个光发射元件中的全部光发射元件。

在一些实施例中，光学元件640相对于光源410设置，并且方法1100还包括(操作1124)通过光学元件640向曲面反射器650透射照明光490的至少一部分490-1。

在一些实施例中，光学元件640限定孔644。方法1100还包括(操作1126)通过光学元件640的孔644向曲面反射器650透射照明光490的至少一部分490-1。光学元件640限定孔644。

在一些实施例中，方法1100还包括(操作1140)在分束器440(例如，PBS 440)处接收透射通过曲面反射器650的照明光490的至少一部分490-1；利用分束器440在朝向空间光调制器420的第一方向上提供照明光490的至少一部分490-1；利用空间光调制器420调制照明光490的至少一部分490-1；从空间光调制器420输出照明光490的至少一部分490-1以作为调制光；接收从空间光调制器420输出的调制光；以及由分束器440在与第一方向不平行的第二方向上提供调制光。

在一些实施例中，利用空间光调制器420调制照明光490的至少一部分490-1包括(操作1146)反射照明光490的至少一部分490-1的子集，子集中的照明光少于照明光的至少一部分中的全部照明光。

图12A-图12B是示出根据一些实施例的提供短距离照明的方法1200的流程图。方法1200包括(操作1202)从光源410输出照明光490，(操作1220)在光学元件730的反射表面730-1处接收照明光490的至少一部分490-1，(操作1230)在反射表面730-1处反射照明光490的至少一部分490-1，以及(操作1240)在空间光调制器420处接收照明光490的至少一部分490-1。

在一些实施例中，光源800(对应于光源410)包括第一多个光发射元件810(例如，光发射元件810-1、810-2、810-3，…，810-n)和多个波导820(例如，波导820-1、820-2、820-3，…，820-n)。在一些实施例中，方法1200包括(操作1210)从第一多个光发射元件810中的相应光发射元件提供具有第一波长范围中的波长的第一光(例如，第一光可以对应于具有红色的光)，通过被耦合到第一多个光发射元件810中的相应光发射元件的多个波导820中的相应波导引导第一光，以及经由(例如，通过)相应波导820将由第一多个光发射元件810中的相应光发射元件提供的第一光透射为照明光490的至少一部分。

在一些实施例中，光源800(对应于光源410)还包括第二多个光发射元件830。方法1200还包括(操作1212)从第二多个光发射元件830中的相应光发射元件提供具有第一波长范围中的波长的第二光(例如，第二光可以对应于具有绿色的光)，通过被耦合到第二多个光发射元件830中的相应光发射元件的多个波导820中的相应波导引导第二光，以及经由(例如，通过)相应波导820将由第二多个光发射元件830中的相应光发射元件提供的第二光透射为照明光490的至少一部分。

在一些实施例中，如图8C所示，多个波导820中的相应波导是锥形的。

在一些实施例中，光源800包括多个光发射元件(例如，光发射元件810-1至810-n、光发射元件830和/或光发射元件840)。方法1200还包括(操作1216)激活多个光发射元件的子集，子集中的光发射元件少于多个光发射元件中的全部光发射元件。

在一些实施例中，反射表面730-1是曲面的。

在一些实施例中，反射表面730-1包括全反射器(例如，反射镜)。

在一些实施例中，光学元件730包括与反射表面730-1相对的第二表面730-2。方法1200还包括(操作1232)从光源410通过第二表面730-2向反射表面730-1透射照明光490的至少一部分490-1，以及通过第二表面730-2透射从反射表面730-1反射的照明光490的至少一部分490-1。

在一些实施例中，方法1200还包括(操作1242)在分束器440处接收在反射表面730-1处反射的照明光490的至少一部分490-1；利用分束器440在朝向空间光调制器420的第一方向上提供照明光490的至少一部分490-1；利用空间光调制器420调制照明光490的至少一部分490-1；从空间光调制器420输出照明光490的至少一部分490-1以作为调制光；在分束器440处接收从空间光调制器420输出的调制光；以及利用分束器440在与第一方向不平行的第二方向上提供调制光。

在一些实施例中，利用空间光调制器420调制照明光490的至少一部分490-1包括(操作1244)反射照明光490的至少一部分490-1的子集，子集中的照明光少于照明光的至少一部分中的全部照明光。

鉴于这些原理，我们现在转向显示设备的某些实施例。

根据一些实施例，显示设备(例如，图4A中所示的显示设备400或图5A中所示的显示设备500)包括光源(例如，光源410)、空间光调制器(例如，空间光调制器420)和光学组件(例如，光学组件430或530)。光源被配置为提供照明光，并且空间光调制器被定位以接收照明光。光学组件包括第一反射表面(例如，第一反射表面430-1或530-1)和与第一反射表面相对的第二反射表面(例如，第二反射表面430-2或530-2)。光学组件相对于光源定位，使得由光学组件接收的照明光的至少第一部分(i)通过第一反射表面向第二反射表面透射，(ii)通过第二反射表面向第一反射表面反射，(iii)通过第一反射表面向第二反射表面反射，以及(iv)通过第二反射表面透射。

在一些实施例中，显示设备(例如，显示设备400或500)还包括相对于光学组件(例如，光学组件430或530)和空间光调制器(例如，空间光调制器420)设置的分束器(例如，PBS440)，使得分束器接收照明光(例如，照明光490)的至少第一部分(例如，第一部分490-1)，其透射通过光学组件并在第一方向上提供照明光的至少第一部分。空间光调制器调制照明光的至少第一部分并输出调制光。分束器接收从空间光调制器输出的调制光，并在与第一方向不平行的第二方向(例如，第二方向垂直于第一方向)上提供调制光。

在一些实施例中，第一反射表面(例如，第一反射表面430-1或530-1)是部分反射器(例如，50/50反射镜或反射率小于90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％或10％的反射镜)。

在一些实施例中，第一反射表面(例如，第一反射表面430-1或530-1)和第二反射表面(例如，第二反射表面430-2或530-2)中的至少一个是曲面的。例如，在图4A中，第一个反射表面430-1是曲面的。在图5A中，第二反射表面530-2是曲面的。

在一些实施例中，光学组件(例如，光学组件530)还包括第三反射表面(例如，第三反射表面530-3)。第一反射表面(例如，第一反射表面530-1)设置在第二反射表面(例如，第二反射表面530-2)和第三反射表面之间，使得光学组件通过第三反射表面向第一反射表面透射照明光(例如，照明光490)的至少第一部分(例如，第一部分490-1)，并接收与照明光的至少第一部分不同的照明光的第二部分(例如，第二部分490-2)，使得照明光的第二部分：(i)通过第三反射表面向第一反射表面透射，(ii)通过第一反射表面向第三反射表面反射，(iii)通过第三反射表面向第一反射表面反射，以及(iv)通过第一反射表面和第二反射表面透射。

在一些实施例中，光源(例如，图8A中所示的光源800，其对应于光源410)包括多个光发射元件(例如，光发射元件810)，并且多个光发射元件中的相应光发射元件能够单独地激活。

在一些实施例中，光源(例如，对应于光源410的光源)包括第一多个光发射元件(例如，光发射元件810-1至810-n)和多个波导(例如，波导820-1至820-n)。第一多个光发射元件被配置为发射具有第一波长范围中的波长的第一光。多个波导中的相应波导被耦合到第一多个光发射元件中的相应光发射元件，并且被配置为将从第一多个光发射元件中的相应光发射元件发射的第一光透射为照明光(例如，照明光490)的至少一部分。

在一些实施例中，光源(例如，对应于光源410的光源800)还包括第二多个光发射元件(例如，图8B所示的光发射元件830-1)。第二多个光发射元件被配置为输出具有与第一波长范围不同的第二波长范围中的波长的第二光。相应波导(例如，波导820)还被耦合到第二多个光发射元件中的相应光发射元件，并且被配置为将从第二多个光发射元件中的相应光发射元件发射的第二光透射为照明光(例如，照明光490)的至少一部分。

在一些实施例中，多个波导(例如，波导820-1至820-n)中的相应波导是锥形的(例如，图8C)。

在一些实施例中，空间光调制器(例如，空间光调制器420)是反射式空间光调制器，诸如硅上液晶(LCoS)显示器。

根据一些实施例，一种方法(例如，方法900)包括(操作902)从光源(例如，光源410)输出照明光(例如，照明光490)，以及(操作920)在光学组件(例如，光学组件430或530)的第一反射表面(例如，第一反射表面430-1或530-1)处接收照明光。光学组件具有第二反射表面(例如，第二反射表面430-2或530-2)，其位置与第一反射表面相对。该方法还包括(操作922)通过第一反射表面向第二反射表面透射照明光的第一部分(例如，第一部分490-1)；(操作924)在第二反射表面处向第一反射表面反射通过第一反射表面透射的照明光的第一部分；(操作926)在第一反射表面处向第二反射表面反射由第二反射表面反射的照明光的第一部分；(操作928)通过第二反射表面透射由第一反射表面反射的照明光的第一部分；以及(操作930)在空间光调制器(例如，空间光调制器420)处接收照明光的第一部分。

在一些实施例中，光源(例如，对应于光源410的光源)包括第一多个光发射元件(例如，光发射元件810-1至810-n)和多个波导(例如，波导820-1至820-n)。该方法(例如，方法900)还包括：(操作904)从第一多个光发射元件中的相应光发射元件提供具有第一波长范围中的波长的第一光；通过耦合到第一多个光发射元件中的相应光发射元件的多个波导中的相应波导引导第一光；以及通过相应波导透射由第一多个光发射元件中的相应光发射元件提供的第一光，作为照明光的至少一部分(例如，照明光490)。

在一些实施例中，光源(例如，对应于光源410的光源800)还包括第二多个光发射元件(例如，光发射元件830)。该方法(例如，方法900)还包括：(操作910)从第二多个光发射元件中的相应光发射元件提供具有与第一波长范围不同的第二波长范围中的波长的第二光；通过被耦合到第二多个光发射元件中的相应光发射元件的多个波导(例如，波导820-1至820-n)中的相应波导引导第二光；以及通过相应波导将由第二多个光发射元件中的相应光发射元件提供的第二光透射为照明光(例如，照明光490)的至少一部分。

在一些实施例中，多个波导(例如，波导820-1至820-n)中的相应波导是锥形的。

在一些实施例中，光源(例如，对应于光源410的光源800)包括多个光发射元件(例如，光发射元件810-1至810-n)，并且该方法(例如，方法900)包括(操作916)激活多个光发射元件的子集，子集中的光发射元件少于多个光发射元件中的全部光发射元件。

在一些实施例中，光学组件(例如，光学组件530)还包括第三反射表面(例如，第三反射表面530-3)。该方法(例如，方法900)还包括(操作940)通过第三反射表面将照明光(例如，照明光490)的第一部分(例如，第一部分490-1)和照明光的第二部分(例如，第二部分490-2)向第一反射表面透射。照明光的第二部分与照明光的第一部分不同。该方法还包括：在第一反射表面(例如，第一反射表面530-1)处向第三反射表面反射照明光的第二部分；在第三反射表面处向第三反射表面反射在第一反射表面处反射的照明光的第二部分；通过第一反射表面和第二反射表面透射由第三反射表面反射的照明光的第二部分；以及在空间光调制器(例如，空间光调制器420)处接收照明光的第二部分。

在一些实施例中，该方法(例如，方法900)还包括：(操作950)在分束器(例如，PBS440)处接收透射通过第二反射表面(例如，第二反射表面430-2或530-2)的照明光(例如，照明光490)的第一部分(例如，第一部分490-1)；利用分束器在朝向空间光调制器的第一方向上提供照明光(例如，图3B所示的照明光390)的第一部分；利用空间光调制器调制照明光的第一部分；从空间光调制器输出调制光；在分束器处接收从空间光调制器输出的调制光；以及利用分束器在与第一方向不平行的第二方向上提供调制光(例如，调制光392)。

在一些实施例中，利用空间光调制器调制照明光的第一部分包括(操作952)反射照明光的第一部分的子集，子集中的照明光少于第一部分中的全部照明光。

在一些实施例中，第一反射表面(例如，第一反射表面430-1或530-1)是部分反射器。

在一些实施例中，第一反射表面(例如，第一反射表面430-1或530-1)和第二反射表面(例如，第二反射表面430-2或530-2)中的至少一个是曲面的。

根据一些实施例，显示设备(例如，图4G中所示的显示设备402或图5C中所示的显示设备502)包括光源(例如，光源410)、空间光调制器(例如，空间光调制器420)或光学组件(例如，光学组件432或532)。光源被配置为提供照明光(例如，照明光490)，并且空间光调制器被定位以接收照明光。光学组件包括限定孔(例如，孔434或534)的第一反射表面(例如，第一反射表面432-1或532-1)和与第一反射表面相对的第二反射表面(例如，第二反射表面432-2或532-2)。光学组件相对于光源定位，使得由光学组件接收的照明光的至少第一部分：(i)通过第二反射表面向第一反射表面反射，(ii)通过第一反射表面向第二反射表面反射，以及(iii)通过第二反射表面透射。

在一些实施例中，分束器(例如，PBS 440)相对于光学组件(例如，光学组件432或532)和空间光调制器(例如，空间光调制器420)设置，使得分束器接收从光学组件输出的照明光(例如，照明光490)的至少第一部分(例如，第一部分490-1)，并在第一方向上指引照明光的至少第一部分。空间光调制器调制照明光的至少第一部分并输出调制光。分束器接收从空间光调制器输出的调制光，并在与第一方向不平行的第二方向上指引调制光。

在一些实施例中，光源(例如，光源410)位于第一反射表面(例如，第一反射表面430-1或530-1)和第二反射表面(例如，第二反射表面430-2或530-2)之间的空间的外部。例如，第一反射表面位于光源和第二反射表面之间。光源与第一反射表面中的孔(例如，孔434或534)对准，使得包括照明光的至少第一部分(例如，第一部分490-1)的照明光(例如，照明光490)在被第二反射表面反射之前通过第一反射表面的孔向第二反射表面透射。

在一些实施例中，光源(例如，光源410)的至少一部分设置在由第一反射表面(例如，第一反射表面430-1或530-1)限定的孔(例如，孔434或534)内。例如，光源的一部分保持插入到孔中。

在一些实施例中，光学组件(例如，光学组件532)还包括第三反射表面(例如，第三反射表面532-3)，并且第二反射表面(例如，第二反射表面532-2)设置在第一反射表面(例如，第一反射表面532-1)和第三反射表面之间，使得由光学组件接收的照明光(例如，照明光490)的第二部分(例如，第二部分490-2)：(i)通过第二反射表面向第三反射表面透射，(ii)通过第三反射表面向第二反射表面反射，(iii)通过第二反射表面向第三反射表面反射，以及(iv)通过第三反射表面透射。

在一些实施例中，光源(例如，光源410)包括多个光发射元件(例如，图8A所示的光发射元件810)。多个光发射元件中的相应光发射元件是可单独激活的。

在一些实施例中，光源(例如，光源410)包括第一多个光发射元件(例如，光发射元件810-1至810-n)和多个波导(例如，图8A所示的波导820-1至820-n)。第一多个光发射元件中的相应光发射元件被配置为发射具有第一波长范围中的波长的第一光。多个波导中的相应波导被耦合到第一多个光发射元件中的相应光发射元件，并且被配置为透射从第一多个光发射元件中的相应光发射元件发射的第一光，作为照明光(例如，照明光490)的至少一部分。

在一些实施例中，光源(例如，光源)还包括第二多个光发射元件(例如，图8B所示的光发射元件830-1至830-n)。第二多个光发射元件中的相应光发射元件被配置为输出具有与第一波长范围不同的第二波长范围中的波长的第二光。相应波导(例如，波导820)还耦合到第二多个光发射元件中的相应光发射元件，并且被配置为透射从第二多个光发射元件中的相应光发射元件发射的第二光，作为照明光(例如，照明光490)的至少一部分。

在一些实施例中，多个波导(例如，图8C中所示的波导820-1至820-n)中的相应波导是锥形的。

在一些实施例中，空间光调制器(例如，空间光调制器420)是反射式空间光调制器。

根据一些实施例，一种方法(例如，方法1000)包括(操作1002)从光源(例如，光源410)输出照明光(例如，照明光490)。光源位于与光学组件(例如，光学组件432或532)的第一反射表面(例如，第一反射表面432-1或反射表面532-3)相邻。第一反射表面限定孔(例如，孔434或534)。光学组件包括第二反射表面(例如，第二反射表面432-2或第一反射表面532-1)，其位置与第一反射表面相对。该方法包括(操作1030)在第二反射表面处向第一反射表面反射照明光的第一部分(例如，第一部分490-1)；(操作1032)在第一反射表面处反射由第二反射表面向第一反射表面反射的照明光的第一部分；(操作1034)通过第二反射表面透射由第一反射表面反射的照明光的第一部分；以及(操作1036)在空间光调制器(例如，空间光调制器420)处接收照明光的第一部分。

在一些实施例中，光源(例如，对应于光源410的光源800)包括第一多个光发射元件(例如，光发射元件810-1至810-n)和多个波导(例如，波导820-1至820-n)。该方法(例如，方法1000)还包括：(操作1006)从第一多个光发射元件中的相应光发射元件提供具有第一波长范围中的波长的第一光；通过被耦合到第一多个光发射元件中的相应光发射元件的多个波导中的相应波导引导第一光；以及通过相应波导将由第一多个光发射元件中的相应光发射元件提供的第一光透射为照明光(例如，照明光490)的至少一部分。

在一些实施例中，光源(例如，对应于光源410的光源800)还包括第二多个光发射元件(例如，光发射元件830)。该方法(例如，方法1000)还包括：(操作1010)从第二多个光发射元件中的相应光发射元件提供具有与第一波长范围不同的第二波长范围中的波长的第二光；通过被耦合到第二多个光发射元件中的相应光发射元件的多个波导(例如，波导820-1至820-n)中的相应波导引导第二光；以及通过相应波导将由第二多个光发射元件中的相应光发射元件提供的第二光透射为照明光(例如，照明光490)的至少一部分。

在一些实施例中，多个波导(例如，波导820-1至820-n)中的相应波导是锥形的。

在一些实施例中，光源(例如，对应于光源410的光源800)包括多个光发射元件(例如，光发射元件810-1至810-n)。该方法(例如，方法1000)包括(操作1014)激活多个光发射元件的子集，子集中的光发射元件少于多个光发射元件中的全部光发射元件。

在一些实施例中，该方法(例如，方法1000)还包括(操作1020)通过第一反射表面(例如，第一反射表面432-1或反射表面532-3)中的孔(例如，孔434或534)向第二反射表面(例如，第二反射表面432-2或反射表面532-1)透射照明光(例如，照明光490)，包括照明光的第一部分(例如，第一部分490-1)。

在一些实施例中，光源(例如，光源410)的至少一部分设置在第一反射表面(例如，第一反射表面432-1或第三反射表面532-3)中的孔(例如，孔434或534)中。

在一些实施例中，光学组件(例如，光学组件532)还包括第三反射表面(例如，第二反射表面532-2)，并且该方法(例如，方法1000)还包括(操作1040)在第二反射表面(例如，第一反射表面532-1)处向第三反射表面透射照明光(例如，照明光490)的第二部分(例如，第二部分490-2)。照明光的第二部分不同于照明光的第一部分(例如，第一部分490-1)。该方法还包括：在第三反射表面处向第二反射表面反射在第二反射表面处透射的照明光的第二部分；在第二反射表面处向第三反射表面反射在第三反射表面处反射的照明光的第二部分；以及通过第三反射表面透射由第二反射表面反射的照明光的第二部分。

在一些实施例中，该方法(例如，方法1000)还包括：(操作1050)在分束器(例如，PBS 440)处接收透射通过第二反射表面(例如，第二反射表面4322或第一反射表面532-1)的照明光(例如，照明光490)的第一部分(例如，第一部分490-1)；利用分束器在朝向空间光调制器(例如，空间光调制器420)的第一方向上引导照明光的第一部分；利用空间光调制器调制照明光的第一部分；从空间光调制器输出调制光；在分束器处接收从空间光调制器输出的调制光；以及利用分束器在与第一方向不平行的第二方向上引导调制光。

在一些实施例中，利用空间光调制器(例如，空间光调制器420)调制照明光(例如，照明光490)的第一部分(例如，第一部分490-1)包括(操作1052)反射照明光的第一部分的子集，子集中的照明光少于第一部分中的全部照明光。

根据一些实施例，显示设备(例如，图6A中所示的显示设备600、图6D中所示的显示设备602或图6E中所示的显示设备604)包括光源(例如，光源410)、空间光调制器(例如，空间光调制器420)和光学组件(例如，光学组件630、632、634)。光源被配置为提供照明光(例如，照明光490)，并且空间光调制器被定位以接收照明光。光学组件包括光学元件(例如，光学元件640)和与光学元件不同且分离的曲面反射器(例如，曲面反射器650)。曲面反射器相对于光源设置，使得照明光的至少一部分(例如，部分490-1)：(i)由曲面反射器向光学元件反射，(ii)由光学元件向曲面反射器反射，以及(iii)通过曲面反射器透射。

在一些实施例中，显示设备(例如，显示设备600、602或604)包括相对于光学组件(例如，光学组件630、632、634)和空间光调制器(例如，空间光调制器420)设置的分束器(例如，PBS 440)，使得分束器接收从光源(例如，光源410)输出的照明光(例如，照明光490)的至少一部分(例如，部分490-1)，并在第一方向上提供该照明光的至少一部分。空间光调制器(例如，空间光调制器420)调制照明光并输出调制光。分束器接收从空间光调制器输出的调制光，并在与第一方向不平行的第二方向上提供调制光。

在一些实施例中，光学组件相对于光源和空间光调制器设置，使得由光学组件接收的照明光的至少一部分在被曲面反射器反射之前通过光学元件向曲面反射器透射。

在一些实施例中，光学元件(例如，光学元件640)限定孔(例如，孔644)，并且光学组件相对于光源(例如，光源410)和空间光调制器(例如，空间光调制器420)设置，使得由光学组件(例如，光学组件630、632或634)接收的照明光(例如，照明光490)的至少一部分(例如，部分490-1)在被曲面反射器反射之前，通过光学元件的孔向曲面反射器(例如，曲面反射器650)透射。

在一些实施例中，光源(例如，光源410)的至少一部分被设置在光学元件(例如，光学元件640)的孔(例如，孔644)内部。

在一些实施例中，光源(例如，光源410)设置在曲面反射器(例如，曲面反射器650)和光学元件(例如，光学元件640)之间。

在一些实施例中，光学元件(例如，光学元件640)是部分反射器(例如，50/50反射镜)。

在一些实施例中，光源(例如，图8A中所示的光源800，对应于光源410)包括多个光发射元件(例如，光发射元件810-1至810-n)。多个光发射元件中的相应光发射元件能够单独地激活。

在一些实施例中，光源(例如，对应于光源410的光源800)包括第一多个光发射元件(例如，光发射元件810-1至810-n)和多个波导(例如，波导820-1至820-n)。第一多个光发射元件中的相应光发射元件被配置为发射具有第一波长范围中的波长的第一光。多个波导中的相应波导被耦合到第一多个光发射元件中的相应光发射元件，并且被配置为将从第一多个光发射元件中的相应光发射元件发射的第一光透射为照明光(例如，照明光490)的至少一部分。

在一些实施例中，光源(例如，对应于光源410的光源800)还包括第二多个光发射元件(例如，图8B所示的光发射元件830)。第二多个光发射元件被配置为输出具有与第一波长范围不同的第二波长范围中的波长的第二光。相应波导(例如，波导820)还耦合到第二多个光发射元件中的相应光发射元件，并且被配置为将从第二多个光发射元件中的相应光发射元件发射的第二光透射为照明光(例如，照明光490)的至少一部分。

在一些实施例中，多个波导(例如，图8C中所示的波导820-1至820-n)的相应波导是锥形的。

根据一些实施例，一种方法(例如，方法1100)包括(操作1102)从光源(例如，光源410)输出照明光(例如，照明光490)，(操作1130)在曲面反射器(例如，曲面反射器650)处接收照明光，以及(操作1132)在曲面反射器(例如，曲面反射器650)处反射照明光(例如，照明光490)的至少一部分(例如，部分490-1)。该方法还包括(操作1134)在光学元件(例如，光学元件640)处向曲面反射器反射由曲面反射器反射的照明光的至少一部分；(操作1136)通过曲面反射器透射由光学元件反射的照明光的至少一部分；以及(操作1138)在空间光调制器(例如，空间光调制器420)处接收照明光的至少一部分。

在一些实施例中，光源(例如，光源410)设置在曲面反射器(例如，曲面反射器650)和光学元件(例如，光学元件640)之间。

在一些实施例中，光学元件(例如，光学元件640)是部分反射器(例如，50/50反射镜)。

在一些实施例中，光源(例如，对应于光源410的光源800)包括第一多个光发射元件(例如，光发射元件810-1至810-n)和多个波导(例如，波导820-1至820-n)。该方法(例如，方法1100)还包括：(操作1104)从第一多个光发射元件中的相应光发射元件提供具有第一波长范围中的波长的第一光；通过耦合到第一多个光发射元件中的相应光发射元件的多个波导中的相应波导引导第一光；以及通过相应波导透射由第一多个光发射元件中的相应光发射元件提供的第一光透射为照明光(例如，照明光490)的至少一部分。

在一些实施例中，光源(例如，对应于光源410的光源800)还包括第二多个光发射元件(例如，光发射元件830)。该方法(例如，方法1100)还包括：(操作1112)从第二多个光发射元件中的相应光发射元件提供具有与第一波长范围不同的第二波长范围中的波长的第二光；通过耦合到第二多个光发射元件中的相应光发射元件的多个波导(例如，波导820-1至820-n)中的相应波导引导第二光；以及通过相应波导将由第二多个光发射元件中的相应光发射元件提供的第二光透射为照明光(例如，照明光490)的至少一部分。

在一些实施例中，多个波导(例如，波导820-1至820-n)中的相应波导是锥形的。

在一些实施例中，光源(例如，对应于光源410的光源800)包括多个光发射元件(例如，光发射元件810-1至810-n)。该方法(例如，方法1100)还包括(操作1122)激活多个光发射元件的子集，子集中的光发射元件少于多个光发射元件中的全部光发射元件。

在一些实施例中，光学元件(例如，光学元件640)相对于光源(例如，光源410)和曲面反射器(例如，曲面反射器650)设置。该方法(例如，方法1100)还包括(操作1124)通过光学元件(例如，光学元件640)向曲面反射器(例如，曲面反射器650)透射照明光(例如，照明光490)的至少一部分(例如，部分490-1)。

在一些实施例中，光学元件(例如，光学元件640)限定孔(例如，孔644)。该方法(例如，方法1100)还包括(操作1126)通过光学元件的孔向曲面反射器(例如，曲面反射器650)透射照明光(例如，照明光490)的至少一部分(例如，部分490-1)。

在一些实施例中，光学元件(例如，光学元件640)限定孔(例如，孔644)，并且光源(例如，光源410)的至少一部分设置在光学元件的孔内部。

在一些实施例中，该方法(例如，方法1100)还包括：(操作1140)在分束器(例如，PBS 440)处接收通过曲面反射器(例如，曲面反射器650)透射的照明光(例如，照明光490)的至少一部分(例如，部分490-1)；利用分束器在朝向空间光调制器(例如，空间光调制器420)的第一方向上提供照明光的至少一部分；利用空间光调制器调制照明光的至少一部分；从空间光调制器输出照明光的至少一部分作为调制光；在分束器处接收从空间光调制器输出的调制光；以及利用分束器在与第一方向不平行的第二方向上提供调制光。

在一些实施例中，利用空间光调制器调制照明光的至少一部分包括(操作1146)反射照明光(例如，照明光490)的至少一部分的子集，子集中的照明光少于照明光的至少一部分中的全部照明光。

根据一些实施例，显示设备(例如，图7所示的显示设备700)包括光源(例如，光源410)、空间光调制器(例如，空间光调制器420)和光学元件(例如，光学元件730)。光源被配置为提供照明光(例如，照明光490)，并且空间光调制器被定位以接收照明光。光学元件包括反射表面(例如，反射表面730-1)。光学元件相对于光源定位，使得由光学元件接收的照明光(例如，照明光490)的至少一部分(例如，部分490-1)在反射表面处反射回光源。

在一些实施例中，显示设备(例如，显示设备700)包括相对于光学元件(例如，光学元件730)和空间光调制器(例如，空间光调制器420)设置的分束器(例如，PBS 440)，使得分束器接收在反射表面(例如，反射表面730-1)处反射的照明光(例如，照明光490)的至少一部分(例如，部分490-1)，并在第一方向上提供照明光(例如，照明光490)的至少一部分(例如，部分490-1)。空间光调制器调制照明光的至少一部分并输出调制光。分束器接收从空间光调制器输出的调制光，并在与第一方向不平行的第二方向上提供调制光。

在一些实施例中，反射表面(例如，反射表面730-1)是曲面的。

在一些实施例中，光学元件(例如，光学元件730)包括与反射表面(例如，反射表面730-1)相对的第二表面(例如，第二表面730-2)。反射表面具有第一曲率半径，并且第二表面具有不同于第一曲率的第二曲率半径。

在一些实施例中，反射表面(例如，反射表面730-1)包括全反射器(例如，反射镜)。

在一些实施例中，光源(例如，图8A中所示的光源800，对应于光源410)包括多个光发射元件(例如，光发射元件810-1至810-n)。多个光发射元件中的相应光发射元件是可单独激活的。

在一些实施例中，光源(例如，对应于光源410的光源800)包括第一多个光发射元件(例如，光发射元件810-1至810-n)和多个波导(例如，波导820-1至820-n)。第一多个光发射元件中的相应光发射元件被配置为发射具有第一波长范围中的波长的第一光。多个波导中的相应波导耦合到第一多个光发射元件中的相应光发射元件，并且被配置为将从第一多个光发射元件中的相应光发射元件发射的第一光透射为照明光(例如，照明光490)的至少一部分。

在一些实施例中，光源(例如，对应于光源410的光源800)还包括第二多个光发射元件(例如，图8B所示的光发射元件830)。第二多个光发射元件被配置为输出具有与第一波长范围不同的第二波长范围中的波长的第二光。相应波导(例如，波导820)还被耦合到第二多个光发射元件中的相应光发射元件，并且被配置为将从第二多个光发射元件中的相应光发射元件发射的第二光透射为照明光(例如，照明光490)的至少一部分。

在一些实施例中，多个波导(例如，图8C中所示的波导820-1至820-n)的相应波导是锥形的。

在一些实施例中，空间光调制器(例如，空间光调制器420)是反射式空间光调制器。

根据一些实施例，一种方法(例如，方法1200)包括(操作1202)从光源(例如，光源410)输出照明光(例如，照明光490)，(操作1220)在光学元件(例如，光学元件730)的反射表面(例如，反射表面730-1)处接收照明光的至少一部分(例如，部分490-1)，(操作1230)在反射表面处反射照明光的至少一部分，以及(操作1240)在空间光调制器(例如，空间光调制器420)处接收照明光的至少一部分。

在一些实施例中，反射表面(例如，反射表面730-1)是曲面的。

在一些实施例中，反射表面(例如，反射表面730-1)包括全反射器(例如，反射镜)。

在一些实施例中，光源(例如，对应于光源410的光源800)包括第一多个光发射元件(例如，光发射元件810-1至810-n)和多个波导(例如，波导820-1至820-n)。该方法(例如，方法1200)还包括：(操作1210)从第一多个光发射元件中的相应光发射元件提供具有第一波长范围中的波长的第一光；通过耦合到第一多个光发射元件中的相应光发射元件的多个波导中的相应波导引导第一光；以及通过相应波导将由第一多个光发射元件中的相应光发射元件提供的第一光透射为照明光(例如，照明光490)的至少一部分。

在一些实施例中，光源(例如，对应于光源410的光源800)还包括第二多个光发射元件(例如，光发射元件830)。该方法(例如，方法1200)还包括：(操作1212)从第二多个光发射元件中的相应光发射元件提供具有与第一波长范围不同的第二波长范围中的波长的第二光；通过耦合到第二多个光发射元件中的相应光发射元件的多个波导(例如，波导820-1至820-n)中的相应波导引导第二光；以及通过相应波导将由第二多个光发射元件中的相应光发射元件提供的第二光透射为照明光(例如，照明光490)的至少一部分。

在一些实施例中，多个波导(例如，波导820-1至820-n)中的相应波导是锥形的。

在一些实施例中，光源(例如，对应于光源410的光源800)包括多个光发射元件(例如，光发射元件810-1至810-n)。该方法(例如，方法1200)还包括(操作1216)激活多个光发射元件的子集，子集中的光发射元件少于多个光发射元件中的全部光发射元件。

在一些实施例中，光学元件(例如，光学元件730)包括与反射表面(例如，反射表面730-1)相对的第二表面(例如，第二表面730-2)。该方法(例如，方法1200)还包括(操作1232)通过第二表面从光源(例如，光源410)向反射表面透射照明光(例如，照明光490)的至少一部分(例如，部分490-1)，以及通过第二表面透射从反射表面反射的照明光的至少一部分。

在一些实施例中，该方法(例如，方法1200)还包括：(操作1242)在分束器(例如，PBS 440)处接收在反射表面(例如，反射表面730-1)处反射的照明光(例如，照明光490)的至少一部分(例如，部分490-1)；利用分束器在朝向空间光调制器(空间光调制器420)的第一方向上提供照明光的至少一部分；利用空间光调制器调制照明光的至少一部分；从空间光调制器输出照明光的至少一部分作为调制光；在分束器处接收从空间光调制器输出的调制光；以及利用分束器在与第一方向不平行的第二方向上提供调制光。

在一些实施例中，利用空间光调制器(例如，空间光调制器420)调制照明光(例如，照明光490)的至少一部分(例如，部分490-1)包括(操作1244)反射照明光的至少一部分的子集，子集中的照明光少于照明光的至少一部分中的全部照明光。

尽管各种附图示出了特定组件或组件的特定组相对于一只眼睛的操作，但是本领域普通技术人员可以理解，可以针对另一只眼睛或两只眼睛执行类似的操作。为简明起见，这里不再重复这样的细节。

尽管各种附图中的一些示出了特定顺序的多个逻辑阶段，但是可以对不依赖于顺序的阶段进行重新排序，并且可以组合或拆分其他阶段。虽然具体提到了一些重新排序或其他分组，但对于本领域普通技术人员而言，其他方式将是明显的，因此这里呈现的排序和分组并不是备选方案的详尽列表。此外，应当认识到，这些阶段可以以硬件、固件、软件或其任意组合来实现。

出于解释的目的，已经参考特定实施例描述了上述描述。然而，上面的说明性讨论并不意图是详尽的，也不意图将权利要求的范围限制在所公开的确切形式。鉴于以上教导，许多修改和变化是可能的。选择实施例是为了最好地解释权利要求的基本原理及其实际应用，从而使本领域技术人员能够最好地使用具有适合于预期的特定用途的各种修改的实施例。

Claims (15)

1.一种显示设备，包括：

光源，被配置为提供照明光；

空间光调制器，被定位以接收所述照明光；以及

光学组件，包括具有孔的第一反射表面和与所述第一反射表面相对的第二反射表面，并且所述光学组件相对于所述光源而被定位，使得由所述光学组件接收的所述照明光的至少第一部分由所述第二反射表面向所述第一反射表面反射，由所述第一反射表面向所述第二反射表面反射，并且通过所述第二反射表面透射。

2.根据权利要求1所述的显示设备，还包括：

分束器，所述分束器相对于所述光学组件和所述空间光调制器而被设置，使得所述分束器接收从所述光学组件输出的所述照明光的所述至少第一部分，并且在第一方向上指引所述照明光的所述至少第一部分，所述空间光调制器调制所述照明光的所述至少第一部分并且输出调制光，并且所述分束器接收从所述空间光调制器输出的所述调制光，并且在与所述第一方向不平行的第二方向上指引所述调制光。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的显示设备，其中：

所述光源位于所述第一反射表面和所述第二反射表面之间的空间的外部；以及

所述光源与所述第一反射表面中的所述孔对准，使得所述照明光在由所述第二反射表面反射之前，通过所述第一反射表面的所述孔向所述第二反射表面透射，所述照明光包括所述照明光的所述至少第一部分。

4.根据任何前述权利要求所述的显示设备，其中所述光源的至少一部分被设置在由所述第一反射表面限定的所述孔内部。

5.根据任何前述权利要求所述的显示设备，其中：

所述光学组件还包括第三反射表面；以及

所述第二反射表面被设置在所述第一反射表面和所述第三反射表面之间，使得由所述光学组件接收的所述照明光的第二部分通过所述第二反射表面向所述第三反射表面透射，由所述第三反射表面向所述第二反射表面反射，由所述第二反射表面向所述第三反射表面反射，并且通过所述第三反射表面透射。

6.根据任何前述权利要求所述的显示设备，其中：

所述光源包括多个光发射元件；以及

所述多个光发射元件中的相应光发射元件能够单独地激活。

7.根据任何前述权利要求所述的显示设备，其中所述光源包括：

第一多个光发射元件，被配置为发射具有第一波长范围中的波长的第一光；以及

多个波导，所述多个波导中的相应波导被耦合到所述第一多个光发射元件中的相应光发射元件，并且被配置为将从所述第一多个光发射元件中的所述相应光发射元件发射的所述第一光透射为所述照明光的所述至少一部分；

优选地，其中：

所述光源还包括第二多个光发射元件；

所述第二多个光发射元件被配置为输出具有与所述第一波长范围不同的第二波长范围中的波长的第二光；以及

所述相应波导还被耦合到所述第二多个光发射元件中的相应光发射元件，并且被配置为将从所述第二多个光发射元件中的所述相应光发射元件发射的所述第二光透射为所述照明光的至少一部分；

还优选地，其中所述多个波导中的相应波导是锥形的。

8.根据任何前述权利要求所述的显示设备，其中所述空间光调制器是反射式空间光调制器。

9.一种方法，包括：

从光源输出照明光，所述光源被定位以与光学组件的第一反射表面相邻，所述第一反射表面限定孔，所述光学组件具有位于与所述第一反射表面相对的第二反射表面；

在所述第二反射表面处，向所述第一反射表面反射所述照明光的第一部分；

在所述第一反射表面处，向所述第二反射表面反射由所述第二反射表面反射的所述照明光的所述第一部分；

通过所述第二反射表面透射由所述第一反射表面反射的所述照明光的所述第一部分；以及

在空间光调制器处接收所述照明光的所述第一部分。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括：

通过所述第一反射表面中的所述孔向所述第二反射表面透射所述照明光，所述照明光包括所述照明光的所述第一部分。

11.根据权利要求9或权利要求10所述的方法，其中所述光源的至少一部分被设置在所述第一反射表面的所述孔中。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，还包括：

在分束器处接收通过所述第二反射表面透射的所述照明光的所述第一部分；

利用所述分束器在朝向所述空间光调制器的第一方向上指引所述照明光的所述第一部分；

利用所述空间光调制器调制所述照明光的所述第一部分；

从所述空间光调制器输出调制光；

在所述分束器处接收从所述空间光调制器输出的所述调制光；以及

利用所述分束器在与所述第一方向不平行的第二方向上指引所述调制光。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，其中所述光学组件还包括第三反射表面，所述方法还包括：

在所述第二反射表面处向所述第三反射表面透射所述照明光的第二部分，所述照明光的所述第二部分与所述照明光的所述第一部分不同；

在所述第三反射表面处，向所述第二反射表面反射在所述第二反射表面处透射的所述照明光的所述第二部分；

在所述第二反射表面处，向所述第三反射表面反射在所述第三反射表面处反射的所述照明光的所述第二部分；以及

通过所述第三反射表面，透射由所述第二反射表面反射的所述照明光的所述第二部分。

14.根据权利要求9至13中任一项所述的方法，其中所述光源包括第一多个光发射元件和多个波导，所述方法还包括：

从所述第一多个光发射元件中的相应光发射元件提供具有第一波长范围中的波长的第一光；

由被耦合到所述第一多个光发射元件中的所述相应光发射元件的所述多个波导中的相应波导引导所述第一光；以及

由所述相应波导将由所述第一多个光发射元件中的所述相应光发射元件提供的所述第一光透射为所述照明光的至少一部分；

优选地，其中所述光源还包括第二多个光发射元件，并且所述方法还包括：

从所述第二多个光发射元件中的相应光发射元件提供具有与所述第一波长范围不同的第二波长范围中的波长的第二光；

由被耦合到所述第二多个光发射元件中的所述相应光发射元件的所述多个波导中的相应波导引导所述第二光；以及

由所述相应波导将由所述第二多个光发射元件中的所述相应光发射元件提供的所述第二光透射为所述照明光的至少一部分；

还优选地，其中所述多个波导中的所述相应波导是锥形的。

15.根据权利要求9至14中任一项所述的方法，其中：

利用所述空间光调制器调制所述照明光的所述第一部分包括反射所述照明光的所述第一部分的子集，所述子集中的照明光少于所述第一部分中的全部照明光；

优选地，其中：

所述光源包括多个光发射元件；以及

所述方法还包括激活所述多个光发射元件的子集，所述子集中的光发射元件少于所述多个光发射元件中的全部光发射元件。

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