CN114341704A - 用于显示器的有源区域照射的可切换偏振延迟器阵列 - Google Patents

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J·戈利耶
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Abstract

一种用于照射空间光调制器的一个或多个部分的光学装置，包括波导、可调谐延迟器阵列和偏振选择光学元件。相应的可调谐延迟器被光学耦合以接收来自波导的光。相应的可调谐延迟器具有第一状态和第二状态，第一状态使相应的可调谐延迟器在第一方向上引导具有第一偏振的光，第二状态使相应的可调谐延迟器在第一方向上引导具有与第一偏振不同的第二偏振的光。偏振选择光学元件位于可调谐延迟器阵列附近，以使得具有第一偏振的光从偏振选择光学元件在第二方向上传播，而具有第二偏振的光从偏振选择光学元件在与第二方向不同的第三方向上传播。

Description

用于显示器的有源区域照射的可切换偏振延迟器阵列
相关申请
本申请要求2019年9月10日提交的美国临时专利申请序列号62/898,511的权益和优先权，其全部内容通过引用并入本文。本申请涉及与本文同时提交的题为“Display withSwitchable Retarder Array”的美国专利申请序列号________(代理人案卷号010235-01-5346-US)，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
这通常涉及显示装置，并且更具体地涉及头戴式显示装置。
背景技术
头戴式显示装置(在本文中也被称为头戴式显示器)作为用于向用户提供视觉信息的部件而越来越受欢迎。例如，头戴式显示装置被用于虚拟现实和增强现实操作。
需要具有高分辨率的头戴式显示装置以用于增强对虚拟现实和/或增强现实操作的用户体验。诸如硅基液晶(LCoS)显示器之类的反射空间光调制器(SLM)显示器是头戴式显示装置的理想选择，因为它们提供高亮度和高效率，并且适用于小尺寸显示器(例如微型显示器)。
因此，需要适用于头戴式显示装置的高效、紧凑且重量轻的SLM显示器。
发明内容
本发明的各方面在所附权利要求中进行阐述。根据一些实施例，用于照射空间光调制器的一个或多个部分的光学装置包括波导、可调谐延迟器阵列和偏振选择光学元件。可调谐延迟器阵列相对于波导而被定位，以使得可调谐延迟器阵列的相应的可调谐延迟器接收来自波导的光。相应的可调谐延迟器具有：第一状态，该第一状态使相应的可调谐延迟器在第一方向上引导具有第一偏振的光；以及与第一状态不同的第二状态，该第二状态使相应的可调谐延迟器在第一方向上引导具有第二偏振的光。第二偏振不同于第一偏振。偏振选择光学元件位于可调谐延迟器阵列附近，以使得具有第一偏振的光从偏振选择光学元件在第二方向上传播，并且具有第二偏振的光从偏振选择光学元件在与第二方向不同的第三方向上传播。
根据一些实施例，显示装置包括空间光调制器和被配置为照射空间光调制器的光学装置。用于照射空间光调制器的一个或多个部分的光学装置包括波导、可调谐延迟器阵列和偏振选择光学元件。可调谐延迟器阵列相对于波导而被定位，以使得可调谐延迟器阵列的相应的可调谐延迟器接收来自波导的光。相应的可调谐延迟器具有：第一状态，该第一状态使相应的可调谐延迟器在第一方向上引导具有第一偏振的光；以及与第一状态不同的第二状态，该第二状态使相应的可调谐延迟器在第一方向上引导具有第二偏振的光。第二偏振不同于第一偏振。偏振选择光学元件位于可调谐延迟器阵列附近，以使得具有第一偏振的光从偏振选择光学元件在第二方向上传播，并且具有第二偏振的光从偏振选择光学元件在与第二方向不同的第三方向上传播。
根据一些实施例，一种用于照射空间光调制器的一个或多个部分的方法在包括波导、可调谐延迟器阵列和位于该可调谐延迟器阵列附近的偏振选择光学元件的光学装置处被执行。该方法包括：由相应的可调谐延迟器接收来自波导的光，并且由相应的可调谐延迟器在相应的可调谐延迟器处于第一状态时提供具有第一偏振的光。该方法还包括：由相应的可调谐延迟器在相应的可调谐延迟器处于第二状态时提供具有第二偏振的光。该方法还包括：利用偏振选择光学元件在第一方向上朝向空间光调制器的一个或多个部分的相应部分引导具有第一偏振的光；以及利用偏振选择光学元件在与第一方向不同的第二方向上引导具有第二偏振的光。
根据一些实施例，显示装置包括波导和与波导接触的可调谐延迟器阵列。可调谐延迟器阵列的相应的可调谐延迟器接收来自波导的光。相应的可调谐延迟器具有：第一状态，该第一状态使相应的可调谐延迟器在第一方向上引导具有第一偏振的光；以及与第一状态不同的第二状态，该第二状态使相应的可调谐延迟器在第一方向上引导具有与第一偏振不同的第二偏振的光。显示装置还包括位于可调谐延迟器阵列附近的偏振选择光学元件，以使得具有第一偏振的光从偏振选择光学元件在第二方向上传播，并且具有第二偏振的光从偏振选择光学元件在与第二方向不同的第三方向上传播。
根据一些实施例，在显示装置处执行一种方法，该显示装置包括波导、可调谐延迟器阵列和位于可调谐延迟器阵列附近的偏振选择光学元件。该方法包括：由相应的可调谐延迟器接收来自波导的光，并且由相应的可调谐延迟器在相应的可调谐延迟器处于第一状态时在第一方向上提供具有第一偏振的光。该方法还包括：由相应的可调谐延迟器在相应的可调谐延迟器处于第二状态时在第一方向上提供具有第二偏振的光。该方法还包括：利用偏振选择光学元件在第二方向上引导具有第一偏振的光并且在与第一方向不同的第三方向上引导具有第二偏振的光。
根据一些实施例，用于照射空间光调制器的一个或多个部分的光学装置包括波导、可调谐延迟器阵列和偏振选择光学元件。可调谐延迟器阵列相对于波导而被定位，以使得可调谐延迟器阵列的相应的可调谐延迟器接收具有第一偏振的光。当处于第一状态时，相应的可调谐延迟器在第一方向上提供具有第二偏振的光，而当处于与第一状态不同的第二状态时，相应的可调谐延迟器在第一方向上提供具有第三偏振的光。第三偏振不同于第二偏振。偏振选择光学元件位于可调谐延迟器阵列附近，以使得具有第二偏振的光从偏振选择光学元件在第二方向上传播，并且具有第三偏振的光从偏振选择光学元件在与第二方向不同的第三方向上传播。
根据一些实施例，显示装置包括空间光调制器和被配置为照射空间光调制器的光学装置。用于照射空间光调制器的一个或多个部分的光学装置包括波导、可调谐延迟器阵列和偏振选择光学元件。可调谐延迟器阵列相对于波导而被定位，以使得可调谐延迟器阵列的相应的可调谐延迟器接收具有第一偏振的光。当处于第一状态时，相应的可调谐延迟器在第一方向上提供具有第二偏振的光，而当处于与第一状态不同的第二状态时，相应的可调谐延迟器在第一方向上提供具有第三偏振的光。第三偏振不同于第二偏振。偏振选择光学元件位于可调谐延迟器阵列附近，以使得具有第二偏振的光从偏振选择光学元件在第二方向上传播，并且具有第三偏振的光从偏振选择光学元件在与第二方向不同的第三方向上传播。
根据一些实施例，一种用于照射空间光调制器的一个或多个部分的方法在包括波导、可调谐延迟器阵列和位于该可调谐延迟器阵列附近的偏振选择光学元件的光学装置处被执行。该方法包括：由相应的可调谐延迟器接收具有第一偏振的光，并且由相应的可调谐延迟器在处于第一状态时提供具有第二偏振的光。该方法还包括：由相应的可调谐延迟器在处于第二状态时提供具有第三偏振的光。该方法还包括：利用偏振选择光学元件在第一方向上朝向空间光调制器的一个或多个部分的相应部分提供具有第二偏振的光，并且利用偏振选择光学元件在与第一方向不同的第二方向上引导具有第三偏振的光。
根据一些实施例，显示装置包括波导和嵌入在波导内部的可调谐延迟器阵列。可调谐延迟器阵列的相应可调谐延迟器接收具有第一偏振的光。在相应的可调谐延迟器处于第一状态时，相应的可调谐延迟器在第一方向上提供具有第二偏振的光，并且在相应的可调谐延迟器处于不同于第一状态的第二状态时，相应的可调谐延迟器在第一方向上提供具有与第二偏振不同的第三偏振。该显示装置还包括位于可调谐延迟器阵列附近的偏振选择光学元件，以使得具有第二偏振的光从偏振选择光学元件在第二方向上传播，并且具有第三偏振的光从偏振选择光学元件在与第二方向不同的第三方向上传播。
根据一些实施例，在显示装置处执行一种方法，该显示装置包括波导、可调谐延迟器阵列和位于可调谐延迟器阵列附近的偏振选择光学元件。该方法包括：由相应的可调谐延迟器接收具有第一偏振的光，并且由相应的可调谐延迟器在相应的可调谐延迟器处于第一状态时在第一方向上提供具有第二偏振的光。该方法还包括：由相应的可调谐延迟器在相应的可调谐延迟器处于第二状态时在第一方向上提供具有第三偏振的光。该方法还包括：利用偏振选择光学元件在第二方向上引导具有第二偏振的光并且在与第一方向不同的第三方向上引导具有第三偏振的光。
附图说明
为了更好地理解所描述的各种实施例，应结合以下附图来对以下实施例的描述进行参考，其中相同的附图标记在所有附图中指代对应的部分。
图1是根据一些实施例的显示装置的透视图。
图2是根据一些实施例的包括显示装置的系统的框图。
图3是根据一些实施例的显示装置的等距视图。
图4A是图示了根据一些实施例的用于照射空间光调制器(SLM)的光学装置的示意图。
图4B是图示了根据一些实施例的用于照射SLM的光学装置的示意图。
图4C是图示了根据一些实施例的用于照射SLM的光学装置的示意图。
图4D是图示了根据一些实施例的在图4B的光学装置中传播的光的示意图。
图5是图示了根据一些实施例的可调谐延迟器阵列的示意图。
图6A-图6C是图示了根据一些实施例的在图4B的光学装置中传播的光的偏振的示意图。
图7A是图示了根据一些实施例的显示装置的示意图。
图7B是图示了根据一些实施例的显示装置的示意图。
图8A-图8D是图示根据一些实施例的偏振体全息光栅的示意图。
除非另有说明，否则这些图未按比例绘制。
具体实施方式
诸如硅上液晶(LCoS)显示器之类的反射空间光调制器(SLM)显示器是头戴式显示装置的理想选择，因为它们提供高亮度和高效率，并且适用于小尺寸显示器(例如，微显示器)。此外，与传统的透射式显示器相比，反射式SLM具有降低的屏蔽门效应(例如，像素之间的间隙的可见性)，因为像素所需的电路系统被设置在像素后面，而不是在像素周围。然而，用于SLM的传统照明器(例如，传统LCoS照明器)效率低下，因为它们在反射式SLM的整个区域内提供均匀照明。因此，需要用于选择性地照明反射式SLM的一个或多个区域的紧凑且重量轻的照明系统。
本公开的光学装置为反射式SLM的一个或多个区域提供选择性照明，以降低功耗并提高照明的均匀性。该光学装置包括用于调制在波导内传播的光的偏振的像素化可调谐延迟器阵列，以及用于输出耦合光的各部分以从波导射出到反射式SLM的一个或多个区域上的偏振选择光学元件。
此外，本公开提供了一种紧凑尺寸的SLM显示器，其具有嵌入在用于输出图像光的波导内的像素化可调谐延迟器(例如，液晶像素)阵列，用于输出耦合图像光的各部分以从波导射出到位于波导外部的反射器上的偏振选择光学元件，以用于反射由像素化可调谐延迟器阵列所输出的图像光。
现在将对实施例进行参考，其示例在附图中被图示。在以下描述中，阐述了许多具体细节以便提供对所描述的各种实施例的理解。然而，对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践所描述的各种实施例。在其他情况下，没有详细描述众所周知的方法、过程、组件、电路和网络，以免不必要地混淆实施例的各方面。
还将理解，尽管在一些实例中术语第一、第二等在本文中被用来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅被用来区分一个元件与另一个元件。例如，第一延迟器可以被称为第二延迟器，并且类似地，第二延迟器可以被称为第一延迟器，而不脱离所描述的各种实施例的范围。第一延迟器和第二延迟器都是延迟器，但它们不是同一种延迟器。
在本文中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的目的并且不旨在进行限制。如在所描述的各种实施例和所附权利要求的描述中使用的，除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式。还将理解，如本文中所使用的术语“和/或”是指并涵盖相关列出的项目中的一个或多个的任何和所有可能组合。将进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组的存在或添加。本文中所使用的术语“示例性”不是在“表示同类中最好的”的含义上、而是在“作为示例、实例或说明”的含义上而被使用。
图1图示了根据一些实施例的显示装置100。在一些实施例中，显示装置100被配置为被佩戴在用户的头上(例如，通过具有眼镜或眼罩的形式，如图1中所示)或被包括为将要由用户佩戴的头盔的一部分。当显示装置100被配置为佩戴在用户的头上或被包括为头盔的一部分时，显示装置100被称为头戴式显示器。替代地，显示装置100被配置为在用户的一只或多只眼睛附近而放置在固定位置处，而不是头戴式的(例如，显示装置100被安装在诸如汽车或飞机之类的交通工具中，用于放置在用户的一只或多只眼睛前面)。如图1中所示，显示装置100包括显示器110。显示器110被配置用于向用户呈现视觉内容(例如，增强现实内容、虚拟现实内容、混合现实内容或其任何组合)。
在一些实施例中，显示装置100包括在本文中关于图2描述的一个或多个组件。在一些实施例中，显示装置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中所示的系统200包括显示装置205(其对应于图1中所示的显示装置100)、成像装置235和输入接口240，每个都耦合到控制台210。虽然图2示出了包括一个显示装置205、成像装置235和输入接口240的系统200的示例，但是在其他实施例中，在系统200中可以包括任何数目的这些组件。例如，可以存在多个显示装置205，每个显示装置205具有相关联的输入接口240并且由一个或多个成像装置235来监控，每个显示装置205、输入接口240和成像装置235与控制台210通信。在替代配置中，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或者作为显示装置205的一部分而被自包含(例如，物理地位于显示装置205内部)。在一些实施例中，显示装置205被用来通过在真实环境的视图中进行添加来创建混合现实。因此，本文描述的显示装置205和系统200可以递送增强现实、虚拟现实和混合现实。
在一些实施例中，如图1中所示，显示装置205是向用户呈现媒体的头戴式显示器。由显示装置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，经由外部设备(例如，扬声器和/或耳机)呈现音频，该外部设备从显示装置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，显示装置205使用户沉浸在增强环境中。
在一些实施例中，显示装置205还充当增强现实(AR)耳机。在这些实施例中，显示装置205用计算机生成的元素(例如，图像、视频、声音等)来增强物理的真实世界环境的视图。此外，在一些实施例中，显示装置205能够在不同类型的操作之间循环。因此，显示装置205基于来自应用引擎255的指令而操作为虚拟现实(VR)设备、增强现实(AR)设备、操作为眼镜或其某种组合(例如，没有光学校正的眼镜、为用户进行光学校正的眼镜、太阳镜或其某种组合)。
显示装置205包括电子显示器215、一个或多个处理器216、眼睛跟踪模块217、调节模块218、一个或多个定位器220、一个或多个位置传感器225、一个或多个位置相机222、存储器228、惯性测量单元(IMU)230、一个或多个反射元件260或其子集或超集(例如，具有电子显示器215、一个或多个处理器216和存储器228的显示装置205，而没有任何其他列出的组件)。显示装置205的一些实施例具有与此处描述的模块不同的模块。类似地，功能可以以与此处描述的方式不同的方式而分布在模块之间。
一个或多个处理器216(例如，处理单元或核心)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，例如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或替代地存储器228内的(多个)非易失性存储器设备包括非暂时性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程序、模块和数据结构和/或用于在电子显示器215上显示一个或多个图像的指令。
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可以包括单个可调节显示元件或多个可调节显示元件(例如，用户每只眼睛一个显示器)。在一些实施例中，电子显示器215被配置为通过将图像投影到一个或多个反射元件260上来向用户显示图像。
在一些实施例中，显示元件包括一个或多个发光装置和对应的空间光调制器阵列。空间光调制器是电光像素阵列、光电像素阵列、动态调节由每个装置透射的光量的一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透镜后面。在一些实施例中，空间光调制器是LCD(液晶显示器)中的基于液晶的像素阵列。发光装置的示例包括：有机发光二极管、有源矩阵有机发光二极管、发光二极管、能够被放置在柔性显示器中的某种类型的装置或其某种组合。发光装置包括能够生成用于图像生成的可见光(例如，红色、绿色、蓝色等)的装置。空间光调制器被配置为选择性地衰减个体发光装置、发光装置组或其某种组合。替代地，当发光装置被配置为选择性地衰减个体发光装置和/或发光装置组时，显示元件包括这种发光装置的阵列而没有单独的发射强度阵列。在一些实施例中，电子显示器215将图像投射到一个或多个反射元件260，反射元件260将光的至少一部分朝向用户的眼睛反射。
一个或多个透镜将来自光发射装置阵列的光(可选地通过发射强度阵列)引导到每个眼框内的位置并最终引导到用户的(多个)视网膜的背面。眼框是由位于显示装置205附近的用户(例如，佩戴显示装置205的用户)的眼睛所占据的区域，用于查看来自显示装置205的图像。在一些情况下，眼框被表示为10mm x10 mm见方。在一些实施例中，一个或多个透镜包括一个或多个涂层，诸如抗反射涂层。
在一些实施例中，显示元件包括红外(IR)检测器阵列，该检测器阵列检测从观看用户的视网膜、从角膜的表面、眼睛的晶状体或其某种组合回射的IR光。IR检测器阵列包括一个IR传感器或多个IR传感器，每个IR传感器对应于观看用户眼睛的瞳孔的不同位置。在替代实施例中，也可以采用其他眼睛跟踪系统。如本文中所使用的，IR是指波长范围为700nm至1mm的光，包括范围为750nm至1500nm的近红外(NIR)。
眼睛跟踪模块217确定用户的眼睛的每个瞳孔的位置。在一些实施例中，眼睛跟踪模块217指示电子显示器215用IR光照射眼框(例如，经由显示元件中的IR发射装置)。
发射的IR光的一部分将穿过观看用户的瞳孔并从视网膜朝向IR检测器阵列回射，该IR检测器阵列被用于确定瞳孔的位置。替代地，眼睛表面的反射也被用来确定瞳孔的位置。IR检测器阵列扫描回射，并在检测到回射时识别哪些IR发射装置处于活动状态。眼睛跟踪模块217可以使用跟踪查找表和所识别的IR发射装置来确定每只眼睛的瞳孔位置。跟踪查找表将IR检测器阵列上的接收信号映射到每个眼框中的位置(对应于瞳孔位置)。在一些实施例中，跟踪查找表是经由校准过程来生成的(例如，用户看向图像中的各种已知参考点，并且眼睛跟踪模块217将用户在看向参考点时的瞳孔位置映射到IR跟踪阵列上接收到的对应信号)。如上面所提及的，在一些实施例中，系统200可以使用不同于本文描述的嵌入式IR系统的其他眼睛跟踪系统。
调节模块218基于所确定的瞳孔位置来生成图像帧。在一些实施例中，这将离散图像发送到显示器，显示器将子图像平铺在一起，因此连贯拼接的图像将出现在视网膜的背面上。调节模块218基于检测到的瞳孔位置来调节电子显示器215的输出(即，所生成的图像帧)。调节模块218指示电子显示器215的该部分将图像光传递到所确定的瞳孔位置。在一些实施例中，调节模块218还指示电子显示器不将图像光传递到除了所确定的瞳孔位置之外的位置。调节模块218可以例如阻挡和/或停止其图像光落在所确定的瞳孔位置之外的发光装置，允许其他发光装置发射落在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，动态地调节透镜(例如，微透镜)阵列中的一个或多个有源透镜的曲率和/或屈光力，或其某种组合。
可选定位器220是位于显示装置205上相对于彼此和相对于显示装置205上的特定参考点的特定位置中的对象。定位器220可以是发光二极管(LED)、角立方反射器、反射标记、与显示装置205在其中操作的环境形成对比的一种类型的光源或其某种组合。在定位器220是有源的(即，LED或其他类型的发光装置)的实施例中，定位器220可以发射如下的光：可见波段(例如，约500nm至750nm)、红外波段(例如，约750nm至1mm)、紫外波段(约100nm至500nm)、电磁光谱的一些其他部分或其某种组合。
在一些实施例中，定位器220位于显示装置205的外表面下方，该外表面对定位器220发射或反射的光的波长是透明的，或者足够薄以便基本上不会衰减由定位器220发射或反射的光的波长。此外，在一些实施例中，显示装置205的外表面或其他部分在可见光波长波段中是不透明的。因此，定位器220可以在IR波段中透明但在可见波段中不透明的外表面下方发射IR波段中的光。
IMU 230是一种电子装置，其基于从一个或多个位置传感器225接收的测量信号来生成校准数据。位置传感器225响应于显示装置205的运动来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、另一种合适类型的检测运动的传感器、用于IMU 230误差校正的一种类型的传感器或其某种组合。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位置传感器225的一个或多个测量信号，IMU 230生成指示相对于显示装置205的初始位置的显示装置205的估计位置的第一校准数据。例如，位置传感器225包括用于测量平移运动(前/后、上/下、左/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装置205的估计位置。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矢量，并且随时间对速度矢量进行积分以确定显示装置205上的参考点的估计位置。替代地，IMU 230提供采样后的测量信号给控制台210，其确定第一校准数据。参考点是可以被用来描述显示装置205的位置的点。虽然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装置205内的点(例如，IMU 230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，一个或多个校准参数被用来保持对显示装置205的跟踪。基于接收到的校准参数，IMU 230可以调节一个或多个IMU参数(例如，采样率)。在一些实施例中，某些校准参数使IMU 230更新参考点的初始位置，因此它对应于参考点的下一个校准位置。将参考点的初始位置更新为参考点的下一个校准位置有助于减少与所确定的估计位置相关的累积误差。累积误差，也被称为漂移误差，导致参考点的估计位置随时间“漂移”远离参考点的实际位置。
成像装置235根据从控制台210接收到的校准参数来生成校准数据。校准数据包括一个或多个图像，该图像示出了可被成像装置235检测到的定位器220的被观察位置。在一些实施例中，成像装置235包括一个或多个静态相机、一个或多个摄像机、包括一个或多个定位器220的能够捕获图像的任何其他装置或其某种组合。另外，成像装置235可以包括一个或多个滤光器(例如，被用来提高信噪比)。成像装置235被配置为在成像装置235的视场中可选地检测从定位器220发射或反射的光。在定位器220包括无源元件(例如，回射器)的实施例中，成像装置235可以包括光源，该光源照射定位器220中的一些或全部，定位器220将光朝向成像装置235中的光源回射。第二校准数据从成像装置235传送到控制台210，并且成像装置235从控制台210接收一个或多个校准参数以调节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，显示装置205可选地包括一个或多个反射元件260。在一些实施例中，电子显示装置205可选地包括单个反射元件260或多个反射元件260(例如，用户的每只眼睛一个反射元件260)。在一些实施例中，电子显示装置215将计算机生成的图像投射到一个或多个反射元件260上，反射元件260继而又将图像反射向用户的一只或多只眼睛。计算机生成的图像包括静止图像、动画图像和/或它们的组合。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，一个或多个反射元件260是部分透明的(例如，一个或多个反射元件260具有至少15％、20％、25％、30％、35％、50％、55％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投射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发送动作请求的装置。动作请求是执行特定动作的请求。例如，动作请求可以是启动或结束应用或执行应用内的特定动作。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、来自人体其他部位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的任何其他合适的装置。由输入接口240接收到的动作请求被传送到控制台210，控制台210执行与动作请求相对应的动作。在一些实施例中，输入接口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将指令传送到输入接口240，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根据从以下中的一个或多个中接收的信息而向显示装置205提供媒体以呈现给用户：成像装置235、显示装置205和输入接口240。在图2中所示的示例中，控制台210包括应用存储库245、跟踪模块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，本文进一步描述的功能可以以与此处描述的方式不同的方式而分布在控制台210的组件之间。
当应用存储库245被包括在控制台210中时，应用存储库245存储一个或多个应用以供控制台210执行。应用是一组指令，其在由处理器执行时，被用于生成内容以呈现给用户。由处理器基于应用而生成的内容可以响应于经由显示装置205或输入接口240的移动而从用户接收的输入。应用的示例包括：游戏应用、会议应用、视频回放应用或其他合适的应用。
当跟踪模块250被包括在控制台210中时，跟踪模块250使用一个或多个校准参数来校准系统200，并且可以调节一个或多个校准参数以在确定显示装置205的位置时减少误差。例如，跟踪模块250调节成像装置235的焦点以获得针对显示装置205上观察到的定位器的更准确位置。此外，由跟踪模块250执行的校准还考虑从IMU 230接收的信息。另外，如果显示装置205的跟踪丢失(例如，成像装置235失去至少阈值数目的定位器220的视线)，则跟踪模块250重新校准系统200中的一些或全部。
在一些实施例中，跟踪模块250使用来自成像装置235的第二校准数据来跟踪显示装置205的移动。例如，跟踪模块250使用来自第二校准数据中的观察到的定位器以及显示装置205的模型来确定显示装置205的参考点的位置。在一些实施例中，跟踪模块250还使用来自第一校准数据的位置信息来确定显示装置205的参考点的位置。另外，在一些实施例中，跟踪模块250可以使用第一校准数据、第二校准数据的各部分或其某种组合来预测显示装置205的未来位置。跟踪模块250向应用引擎255提供显示装置205的估计的或预测的未来位置。
应用引擎255执行系统200内的应用并且从跟踪模块250接收显示装置205的位置信息、加速度信息、速度信息、预测的未来位置或其某种组合。基于接收到的信息，应用引擎255确定提供给显示装置205的内容以呈现给用户。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为显示装置205生成反映用户在增强环境中的移动的内容。此外，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，并向用户提供执行了动作的反馈。所提供的反馈可以是经由显示装置205的视觉或听觉反馈或者可以是经由输入接口240的触觉反馈。
图3是根据一些实施例的显示装置300的等距视图。在一些其他实施例中，显示装置300是一些其他电子显示器(例如，数字显微镜、头戴式显示装置等)的一部分。在一些实施例中，显示装置300包括发光装置310和光学组装330，光学组装330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，显示装置300还包括IR检测器阵列。
发光装置310朝向观看用户发射图像光和可选的IR光。发光装置310包括发射可见光中的光的一个或多个发光组件(并且可选地包括发射IR中的光的组件)。光发射装置310可以包括例如LED阵列、微型LED阵列、OLED阵列或其某种组合。
在一些实施例中，光发射装置310包括发射强度阵列(例如，空间光调制器)，其被配置为选择性地衰减从光发射装置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、发光装置组或其某种组合组成。每个液晶单元(或者在一些实施例中，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，一些液晶单元可以被设置为无衰减，而其他液晶单元可以被设置为最大衰减。以这种方式，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装330。在一些实施例中，显示装置300使用发射强度阵列来促进将图像光提供给用户眼睛340的瞳孔350的位置，并将提供给眼框中的其他区域的图像光量最小化。
光学组装330包括一个或多个透镜。光学组装330中的一个或多个透镜接收来自光发射装置310的修改后的图像光(例如，衰减的光)，并将修改后的图像光引导到瞳孔350的位置。光学组装330可以包括附加的光学组件，诸如彩色滤光器、反射镜等。
可选的IR检测器阵列检测已经从眼睛340的视网膜、眼睛340的角膜、眼睛340的晶状体或其某种组合回射的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检测器阵列与发光装置阵列310分离。在一些实施例中，IR检测器阵列被集成到发光装置阵列310中。
在一些实施例中，包括发射强度阵列的发光装置310构成显示元件。替代地，显示元件包括发光装置310(例如，当发光装置阵列310包括单独可调节像素时)而没有发射强度阵列。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，响应于所确定的瞳孔350的位置，显示元件调节发射的图像光，以使得由显示元件输出的光被一个或多个透镜朝向所确定的瞳孔350的位置折射，而不是朝向眼框中的其他位置折射。
在一些实施例中，显示装置300包括与多个滤光器耦合的一个或多个宽带源(例如，一个或多个白色LED)，作为发光装置310的补充或替代。
在一些实施例中，显示装置300(或显示装置300的发光装置阵列310)包括反射空间光调制器，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。反射空间光调制器具有像素(或子像素)阵列，并且相应像素(或相应子像素)被单独控制以反射撞击在其上的光(例如，像素被激活以反射撞击在其上的光或者被去激活以停止反射撞击在其上的光)。在一些实施例中，显示装置300包括多个反射空间光调制器(例如，用于第一颜色(诸如红色)的第一反射空间光调制器、用于第二颜色(诸如绿色)的第二反射空间光调制器和用于第三颜色(诸如蓝色)的第三反射空间光调制器)。这种反射空间光调制器需要向反射空间光调制器提供光的照明器。
图4A是图示了根据一些实施例的用于照射SLM 406的光学装置400-A的示意图。光学装置400-A包括与可调谐延迟器阵列408耦合的波导404，以及被定位在可调谐延迟器阵列408附近的偏振选择光学元件410。可调谐延迟器阵列408包括多个可调谐延迟器，其包括可在不同状态之间切换(例如，如图5所示的两个或多个状态)的液晶。因此，可调谐延迟器阵列408可以调制在波导404内部传播的光的偏振。例如，可调谐延迟器阵列408的相应的可调谐延迟器在相应的可调谐延迟器处于第一状态(例如，“关闭”状态)时可以操作为半波片，并且在相应的可调谐延迟器处于不同于第一状态的第二状态(例如，“开启”状态)时可以操作为没有偏振延迟的基板。结果，当相应的可调谐延迟器处于第一状态时，相应的可调谐延迟器改变透射通过相应的可调谐延迟器的光的偏振，并且当相应的可调谐延迟器处于第二状态时，相应的可调谐延迟器不修改透射通过相应的可调谐延迟器的光的偏振。替代地，当相应的可调谐延迟器处于第一状态时，相应的可调谐延迟器以第一方式修改透射通过相应的可调谐延迟器的光的偏振(例如，相应的可调谐延迟器将透射光的偏振旋转第一角度)，并且当相应的可调谐延迟器处于第二状态时，相应的可调谐延迟器以不同于第一方式的第二方式不修改透射通过相应的可调谐延迟器的光的偏振(例如，相应的可调谐延迟器将透射光的偏振旋转不同于第一角度的第二角度)。
当光学装置400-A与光源402光学耦合时，来自光源402的光422-1在波导404内传播(例如，通过经由全内反射从波导404的表面404-1和404-2反弹)，并且反射光422-2撞击在可调谐延迟器408-1上。在一些实施例中，当可调谐延迟器408-1处于第一状态时，可调谐延迟器408-1改变透射通过可调谐延迟器408-1的光的偏振，而当可调谐延迟器408-1处于第二状态时，可调谐延迟器408-1不改变透射通过可调谐延迟器408-1的光的偏振(或以与由处于第一状态的可调谐延迟器408-1引起的改变不同的方式改变透射通过可调谐延迟器408-1的光的偏振)。在一些实施例中，光源402包括一个或多个发光二极管(LED)、一个或多个超发光二极管(SLED)或一个或多个激光二极管。
在一些实施例中，偏振选择光学元件410透射具有第一偏振(例如，第一圆偏振或第一线性偏振)的光并且重新定向具有与第一偏振不同的第二偏振(例如，与第一圆偏振正交的第二圆偏振或与第一线性偏振正交的第二线性偏振)的光。在一些实施例中，偏振选择光学元件410是基于液晶的偏振选择元件、包括超表面的偏振选择元件、包括谐振结构化表面的偏振选择元件、包括连续手性层的偏振选择元件或包括双折射材料的偏振选择元件。例如，包括连续手性层的偏振选择元件可以对圆偏振光具有选择性(例如，透射第一圆偏振光并重新定向第二圆偏振光)。在另一个示例中，包括超表面或谐振结构的偏振选择元件可以对线性偏振光或圆偏振光具有选择性(例如，透射第一线性或圆偏振光并重新定向第二线性或圆偏振光)。在一些实施例中，偏振选择光学元件410是偏振体全息(PVH)光栅(例如，下文关于图8A-图8D描述的偏振体全息光栅800)。PVH光栅(例如，PVH光栅800)相关于入射在其上的光的圆偏振、入射角和/或波长范围具有选择性。例如，PVH光栅800可以透射具有第一圆偏振的光并且衍射或反射具有与第一圆偏振正交的第二圆偏振的光。
偏振选择光学元件410被定位为接收来自可调谐延迟器阵列408的光，并且基于接收到的光的偏振，对光进行重新定向(例如，将光424-1导向以从波导404射出)，或对光进行透射以继续通过全内反射在波导404内部传播(例如，光422-3、422-4、422-5和422-6)。例如，当可调谐延迟器408-1处于第一状态时，可调谐延迟器408-1修改透射光的偏振，以使得偏振选择光学元件410将透射光重新定向(例如，透射通过可调谐延迟器408-1的光被偏振选择光学元件410衍射到不同的方向)为光424-1，以用于照射SLM 406的一部分(例如，SLM406的部分406-1)，并且当可调谐延迟器408-1处于第二状态时，可调谐延迟器408-1不修改透射光的偏振，以使得偏振选择光学元件410将透射通过可调谐延迟器408-1的光进行透射以继续作为光422-3沿着波导404传播。在一些情况下，可调谐延迟器408-1处于不同于第一状态和第二状态的第三状态，并且可调谐延迟器408-1修改透射光的偏振，以使得偏振选择光学元件410重新定向透射光的第一部分以用于照射SLM 406的部分406-1，并且偏振选择光学元件410将透射光的第二部分(例如，光422-3)进行透射以沿着波导404传播。例如，在可调谐延迟器408-1处于第三状态时，可调谐延迟器408-1旋转透射光的偏振，以使得透射光包括具有s偏振的分量和具有p偏振的分量二者。类似地，当可调谐延迟器408-2处于第一状态时，可调谐延迟器408-2修改透射光的偏振，以使得偏振选择光学元件410将透射光重新定向(例如，透射通过可调谐延迟器408-2的光衍射到不同方向)为光424-2，以用于照射SLM 406的部分406-2，并且当可调谐延迟器408-2处于第二状态时，可调谐延迟器408-2不修改透射光的偏振，以使得偏振选择光学元件410将透射通过可调谐延迟器408-2的光进行透射以继续沿着波导404传播。在图4A中，取决于可调谐延迟器408-2的状态，撞击在可调谐延迟器408-2上的整个光422-2或者被重新定向以照射SLM 406的部分406-1或者替代地，撞击在可调谐延迟器408-2上的整个光422-2继续沿着波导404传播。
在一些实施例中，偏振选择光学元件410除了偏振选择性之外，还具有入射角选择性(例如，具有在预定范围内的入射角(并且具有特定偏振)的光被偏振选择光学元件410重新定向并且具有在预定范围之外的入射角的光被偏振选择光学元件410透射，而与光的偏振无关)。如图4A中所示，偏振选择光学元件410重新定向具有第一圆偏振和第一入射角的光(例如，具有第一圆偏振的光422-2被重新定向为光424-1)并且透射具有与第一入射角不同的第二入射角的光(例如，具有小入射角的光426-1被透射通过偏振选择光学元件410)。
包括部分406-1和406-2在内的SLM 406被定位为接收来自偏振选择光学元件410的光424-1并将接收到的光的至少一部分作为图像光(例如，图像光426-1)输出。例如，SLM406包括多个像素(例如，在图4A中，部分406-1和406-2中的每一个包括三个像素)并且多个像素中的每个像素是可单独激活的。当多个像素中的相应像素处于激活状态时，相应像素反射接收到的光(例如，接收光424-1的像素将接收到的光反射为图像光426-1)，而当相应像素处于去激活状态时，相应像素不反射接收到的光(例如，接收到光424-2的像素不反射接收到的光)。例如，当相应像素处于去激活状态时，相应像素可以吸收接收到的光。
在一些实施例中，光学装置400-A与偏振器405(例如，清除偏振器(cleanuppolarizer))光学耦合。偏振器405被定位为接收图像光426-1并且仅透射具有特定偏振的图像光426-1的一部分(例如，具有与被偏振器405吸收的特定偏振不同的偏振的光)。尽管图4B-图4D没有示出偏振器405，但是图4B-图4D中所示的光学装置还可以包括偏振器405或与偏振器405耦合以去除具有与特定偏振不同的偏振的光。
图4B是图示了根据一些实施例的用于照射SLM 406的光学装置400-B的示意图。除了光学装置400-B包括与偏振选择光学元件410耦合的基板412(例如，玻璃基板)(例如，基板412位于可调谐延迟器阵列408的相对侧上与偏振选择光学元件410接触)之外，光学装置400-B类似于以上关于图4A描述的光学装置400-A。基板412被定位为接收来自可调谐延迟器阵列408的光(例如，光422-3)并透射通过偏振选择光学元件410，以使得光在基板412的表面412-1处经历全内反射并继续沿着波导404传播(例如，光422-3作为光422-4被内反射并且作为光422-5和422-6继续沿着波导404传播)。在一些实施例中，基板412与诸如氧化铟锡照射的导电材料耦合，其提供跨可调谐延迟器阵列408或其一个或多个部分的电场(例如，用于施加电压以调谐相应的可调谐延迟器)。例如，导电材料可以被定位在偏振选择光学元件410和基板412之间。替代地，导电材料可以被定位在基板412上远离偏振选择光学元件410(例如，导电材料被定位在基板412的顶部上)。
图4C是图示了根据一些实施例的用于照射SLM 406的光学装置400-C的示意图。除了在图4C中可调谐延迟器阵列408和偏振选择光学元件410被嵌入在波导404内部之外，光学装置400-C类似于关于图4A描述的光学装置400-A。
图4D是图示了根据一些实施例的在光学装置400-B中传播的光的示意图。如图所示，光学装置400-B对SLM 406的不同部分提供选择性照明。在图4D中，光424-1照射SLM 406的部分406-1，光428-2照射SLM 406的部分406-3，并且光424-2照射SLM 406的部分406-2，而SLM 406的其他部分(例如，部分406-4)不被照射。在一些实施例中，光406-1、406-2和406-3具有不同的强度。
SLM 406的这种区域照明减少或消除了对照射SLM 406的整个表面的需要，这进而提高了包括SLM 406的显示装置的效率，降低了能耗，增加了操作时间和电池寿命，并减小了与诸如电池阵列的能量存储相关联的尺寸和重量。
图5是图示了根据一些实施例的可调谐延迟器阵列508的截面图的示意图。在一些实施例中，可调谐延迟器阵列508对应于图4A中所示的光学装置400-A的可调谐延迟器阵列408。相应的可调谐延迟器包括嵌入在单元(例如，单元510)中的液晶(例如，液晶509)，以使得液晶可以例如通过改变施加在单元510两端的电压而在不同的状态(例如，状态508-1、508-2和508-3)之间进行切换。如图5中所示，所施加的电压控制液晶509的取向和/或对齐。在一些实施例中，在第一电压差被施加到单元中的液晶上时，单元中的液晶(以及包含液晶的可调谐延迟器)处于第一状态(例如，状态508-1)，在不同于第一电压差的第二电压差被施加到单元中的液晶上时，单元中的液晶(以及包含液晶的可调谐延迟器)处于第二状态(例如，状态508-2)。此外，在一些情况下，当不同于第一电压差和第二电压差的第三电压差被施加到单元中的液晶上时，单元中的液晶(以及包含液晶的可调谐延迟器))处于第三状态(例如，状态508-3)。
图6A-图6C是图示了根据一些实施例的在光学装置400-B中传播的光的偏振的示意图。图6A-图6C中所图示的光学装置400-B的各部分包括波导404、可调谐延迟器阵列408(例如，408-A、408-B或408-C)、偏振选择光学元件410(例如，410-1、410-2或410-3)和基板412。注意，在图6A-图6C中，光的偏振用不考虑相应光的传播方向的通用注释来注释(例如，右旋圆偏振光用与光的传播方向无关的逆时针箭头标注，而左旋圆偏振光用与光的传播方向无关的顺时针箭头标注)。
在图6A中，入射光602具有第一圆偏振。可调谐延迟器阵列408-A被配置为，取决于相应的可调谐延迟器的状态，(i)将第一圆偏振改变为与第一圆偏振正交的第二圆偏振(例如，可调谐延迟器508-2处于第一状态以改变入射光602的偏振，以使得透射光608具有第二圆偏振)或(ii)保持入射光602的偏振(例如，可调谐延迟器508-1处于第二状态以保持入射光602的偏振，以使得透射光604具有相同的偏振，即第一圆偏振)。例如，可调谐延迟器是可调谐半波片。在图6A中，第一圆偏振被描绘为右旋圆偏振，第二圆偏振被描绘为左旋圆偏振。然而，在一些配置中，第一圆偏振可以是左旋圆偏振并且第二圆偏振可以是右旋圆偏振。
在图6A中，偏振选择光学元件410-1是反射光栅(例如，反射偏振体全息光栅)，其被配置为重新定向具有第一圆偏振的光(例如，光604)而不改变其偏振(例如，光606具有第一圆偏振)。偏振选择光学元件410-1还被配置为透射具有第二圆偏振的光而不改变其偏振(例如，光608透射通过偏振选择光学元件410-1)。透射光可以经历全内反射并继续在光学系统4008-B内传播。重新定向的光606由空间光调制器(SLM)406接收。SLM 406调制接收到的光以输出图像光612。例如，SLM 406调制接收到的光的强度和/或相位。光612或光612的至少一部分具有第二圆偏振并且光612的至少一部分透射通过偏振选择光学元件410-1以离开光学系统400-B。尽管图6A图示了偏振选择光学元件410-1重新定向具有第一圆偏振的光并透射具有第二圆偏振的光，但是偏振选择光学元件410-1可以透射具有第一圆偏振的光并且重新定向具有第二圆偏振的光偏振。
在一些情况下，相应的可调谐延迟器改变入射光的偏振，以使得透射光包括具有不同偏振的分量(例如，可调谐延迟器508-3处于改变入射光602的偏振的状态，以使得透射光610包括具有第一圆偏振的第一部分610-1和具有第二圆偏振的第二部分610-2)。具有第一圆偏振的第一部分610-1被偏振选择光学元件410-1朝向SLM 406重新定向，SLM 406继而提供图像光614，并且具有第二圆偏振的第二部分610-2被透射通过偏振选择光学元件410-1。
图6B类似于图6A，但与图6A的不同之处至少在于入射光602具有线性偏振。可调谐延迟器阵列408-B被配置为，取决于相应的可调谐延迟器的状态，将第一线性偏振改变为与第一线性偏振正交的第二线性偏振(例如，可调谐延迟器508-1处于第一状态以改变入射光602的偏振，以使得透射光604具有第二线性偏振)或保持入射光602的偏振(例如，可调谐延迟器508-2处于第二状态以保持入射光602的偏振，以使得透射光608具有第一线性偏振)。例如，可调谐延迟器是可调谐半波片。在图6B中，第一线性偏振被描绘为s-偏振，第二线性偏振被描绘为p-偏振。然而，第一线性偏振可以是p偏振并且第二线性偏振可以是s偏振。
在一些情况下，相应的可调谐延迟器改变入射光的偏振，以使得透射光包括具有不同偏振的分量(例如，可调谐延迟器508-3处于第三状态以改变入射光602的偏振，以使得透射光610包括具有第二线性偏振的第一部分610-1和具有第一线性偏振的第二部分610-2)。
在图6B中，偏振选择光学元件410-2是反射偏振器，其被定向成重新定向具有第二线性偏振的光(例如，光604)而不改变其偏振(例如，光605在被偏振选择光学元件410-2反射之后具有第二线性偏振)并透射具有第一线性偏振的光而不改变其偏振(例如，光608透射通过偏振选择光学元件410-2)。由偏振选择光学元件410-2重新定向的光605透射通过可调谐延迟器阵列408-B，以使得透射光606具有第一线性偏振。SLM 406接收光606并调制接收到的光以输出图像光612，以使得光612或光612的至少一部分具有第二线性偏振。光612的一部分作为具有第一偏振的光613透射通过可调谐延迟器408-B。光613的至少一部分透射通过偏振选择光学元件410-2以离开光学系统400-B。类似地，当可调谐延迟器(例如，处于第三状态的可调谐延迟器508-3)提供具有第二线性偏振的第一部分610-1和具有第一线性偏振的第二部分610-2的光时，偏振选择光学元件410-2透射具有第一偏振的第二部分610-2并将具有第二线性偏振的第一部分610-1朝向SLM 406重新导向，以使得SLM 406返回图像光614。
图6C类似于图6B，但与图6B的不同之处至少在于可调谐延迟器408-3的阵列被配置为，取决于相应的可调谐延迟器的状态，将第一线性偏振改变为第一圆形偏振(例如，可调谐延迟器508-1处于改变入射光602的偏振的状态，以使得透射光604具有第一圆偏振)或保持入射光602的偏振(例如，可调谐延迟器508-2处于保持入射光602的偏振的状态，以使得透射光608具有第一线性偏振)。例如，可调谐延迟器是可切换的四分之一波片。
在一些实施例中，光学系统400-B包括附加的一个或多个延迟板(例如，四分之一波片和/或半波片中的一个或多个)，用于修改在波导404内部传播的光的偏振(例如，如图4D中的光422-1、428-1和430-1所示)。在一些实施例中，附加的延迟板(例如，四分之一波片)被定位在SLM 406和波导404之间，以使得在图6C中具有第一线性偏振的光606被反射为具有第二线性偏振的光612。替代地，SLM 406调制光的相位，以使得具有第一线性偏振的光606被反射为具有第二线性偏振的光612。在一些实施例中，附加的延迟板(例如，半波片)可以被定位在图6A中所示的偏振选择光学元件410-1和基板412之间。
图7A是图示了根据一些实施例的显示装置700-A的示意图。显示装置700-A包括波导404、可调谐延迟器阵列408和偏振选择光学元件410(例如，反射偏振选择光学元件)。显示装置700-A被配置为操作为显示器，而不是用于单独的SLM(例如，图4A中的SLM 406)的照明器。
在图7A中，可调谐延迟器阵列408被配置为接收由光源402输出的光(例如，光704和705)。可调谐延迟器阵列408中的一个或多个个体可调谐延迟器被激活和/或去激活以修改在选定位置处的透射光的偏振。偏振选择光学元件410(例如，反射偏振选择光栅)接收透射光，并且基于透射光的偏振，将透射光朝向反射器702重新导向(例如，作为光706)或者允许透射光继续经由全内反射沿着波导404传播(例如，作为光708)。因此，显示装置700-A可以提供与可调谐延迟器408阵列的一个或多个部分相对应的图像光，而不使用单独的空间光调制器。
在一些实施例中，显示装置700-A包括反射器702。反射器702接收光706并将其作为光710反射回来，光710在穿过可调谐延迟器阵列408、偏振选择光学元件410以及可选的偏振器405(例如，如关于图4A所描述的)之后从显示装置700-A射出。
在一些实施例中，显示装置700-A包括一个或多个反射器714(例如，反射镜)。如图7A中所示，反射器714被设置在波导404的侧表面404-3附近(例如，在波导404的一个终端附近)。侧表面404-3垂直于表面404-1和404-2并与其邻接。这允许光的再循环，其包括通过反射器714将接近波导404的一端的光朝向波导404反射。例如，在波导404内部传播的光705作为光707从反射器714再循环回来，以使得光707继续在波导404内部传播。在一些实施例中，显示装置700-A包括在波导404的两个或更多侧面(例如，垂直于表面404-1和404-2的表面)上的反射器714。在一些实施例中，显示装置700-A包括在波导404的所有侧表面(例如，垂直于表面404-1和404-2的表面)上的反射器714(除了用于耦合来自光源402的光的侧表面的一部分)。
图7B是图示了根据一些实施例的显示装置700-B的示意图。除了偏振选择光学元件411是透射偏振选择光学元件(例如，偏振选择透射光栅)，显示装置700-B类似于图7A中的显示装置700-A。在图7B中，偏振选择光学元件411接收透射通过可调谐延迟器阵列408的光，并且基于透射光的偏振，引导透射光离开波导404(例如，光712)，或者允许透射光继续经由全内反射沿着波导404传播。
图8A-图8D是图示了根据一些实施例的偏振体全息(PVH)光栅800的示意图。在一些实施例中，PVH光栅800对应于关于图4A描述的偏振选择光学元件410。图8A图示了PVH光栅800的三维视图，其中传入光804沿着z轴进入透镜。图8B图示了PVH光栅800的x-y平面视图，其中具有多个具有各种取向的液晶(例如，液晶802-1和802-2)。液晶的取向(例如，由方位角θ表示)沿着x轴的参考线AA'是恒定的，如图8D中所示，图8D图示了液晶沿着参考线的详细平面图。图8B中的液晶的取向沿着y轴变化。节距被定义为沿着y轴的距离，在该距离处液晶的方位角已旋转180度，该节距在整个光栅中是恒定的。图8C图示了PVH光栅800的y-z截面图。PVH光栅800具有螺旋结构808，其中螺旋轴对应于x轴而对齐。螺旋结构产生具有延伸穿过光栅的多个衍射平面(例如，平面810-1和810-2)的体光栅。在图8C中，衍射平面810-1和810-2相对于z轴倾斜。螺旋结构808定义了PVH光栅800的偏振选择性，因为具有对应于螺旋轴的圆偏振旋向的光被衍射，而具有相反旋向的圆偏振光不被衍射。螺旋结构808还定义了PVH光栅800的波长选择性，因为波长接近螺旋节距(例如，图8C中的螺旋节距812)的光被衍射，而具有其他波长的光不被衍射。在一些实施例中，PVH光栅800是反射光栅(例如，关于图4A和图7A描述的偏振选择光学元件410)。在一些实施例中，PVH光栅800是透射光栅(例如，关于图7B描述的偏振选择光学元件411)。
鉴于这些原理，我们现在转向某些实施例。
根据一些实施例，用于照射空间光调制器(SLM)的一个或多个部分的光学装置包括波导、可调谐延迟器阵列和偏振选择光学元件。例如，图4A中所示的光学装置400-A包括可调谐延迟器阵列408(例如，包括可调谐延迟器408-1和408-2)和偏振选择光学元件410。在一些实施例中，光学装置400-A是被配置为选择性地照射SLM 406的一个或多个部分，SLM406是反射式SLM。
可调谐延迟器阵列相对于波导而被定位为使得可调谐延迟器阵列的相应的可调谐延迟器接收来自波导的光(例如，图4D中的光422-2)。相应的可调谐延迟器具有第一状态，其使相应的可调谐延迟器(例如，图4D中处于第一状态的可调谐延迟器408-1)在第一方向上引导具有第一偏振的光；以及与第一状态不同的第二状态，其使相应的可调谐延迟器(例如，图4D中处于第二状态的可调谐延迟器408-1)在第一方向上引导具有第二偏振的光(例如，相应的可调谐延迟器在相应的可调谐延迟器处于第一状态时将透射光的偏振改变到第一偏振，并且在相应的可调谐延迟器处于第二状态时改变到第二偏振)。第二偏振不同于第一偏振。在一些实施例中，相应的可调谐延迟器在处于第一状态时放弃将接收光的偏振转换为第二偏振。在一些实施例中，相应的可调谐延迟器在处于第二状态时放弃将接收光的偏振转换为第一偏振。引导光可能涉及也可能不涉及改变透射光的方向。例如，光在第一方向上传播，穿过相应的可调谐延迟器，并在第一方向上离开相应的可调谐延迟器，以使得在穿过相应的可调谐延迟器后保持光的方向。
偏振选择光学元件位于可调谐延迟器阵列附近，以使得具有第一偏振的光从偏振选择光学元件在第二方向上传播(例如，图4D中的光424-1)并且具有第二偏振的光从偏振选择光学元件在不同于第二方向的第三方向上传播(例如，图4D中的光422-3)。在一些实施例中，偏振选择光学元件放弃在第三方向上引导具有第一偏振的光。在一些实施例中，偏振选择光学元件放弃在第二方向上引导具有第二偏振的光。在一些实施例中，第二方向与第一方向相同。在一些实施例中，第二方向不同于第一方向。在一些实施例中，第三方向与第一方向相同。在一些实施例中，第三方向不同于第一方向。
在一些实施例中，波导具有第一表面和相对的第二表面(例如，图4A中的表面404-1和404-2)，并且从偏振选择光学元件在第二方向上传播的光通过第一表面离开该波导(例如，图4D中的光424-1)。
在一些实施例中，从偏振选择光学元件在第三方向上传播的光在波导的第二表面处经历全内反射，由此继续在波导内部传播(例如，图4D中的光422-3和422-4)。
在一些实施例中，可调谐延迟器阵列位于波导的第二表面附近(例如，图4A)。在一些实施例中，可调谐延迟器阵列与波导的第二表面接触。
在一些实施例中，偏振选择光学元件和可调谐延迟器阵列被嵌入在波导内部(例如，图4C)。在一些实施例中，偏振选择光学元件和可调谐延迟器阵列被设置在波导的第一表面和第二表面之间。在一些实施例中，偏振选择光学元件和可调谐延迟器阵列不与波导的第一表面和/或第二表面接触。
在一些实施例中，光学装置包括透明基板(例如，图4B中的基板412)。偏振选择光学元件被设置在基板和可调谐延迟器阵列之间，并且与基板和可调谐延迟器阵列直接接触。可调谐延迟器阵列被定位在波导的第二表面附近。从偏振选择光学元件在第三方向上传播的光被透明基板接收，以使得光在透明基板的表面处经历全内反射(例如，图4D中的光422-3和422-4)。
在一些实施例中，通过第一表面离开波导的光被空间光调制器的一个或多个部分的相应部分接收，由此照射空间光调制器的一个或多个部分的相应部分(例如，图4D图示了照射SLM 406的不同区域的光424-1、424-2、428-2和430-2。
在一些实施例中，可调谐延迟器阵列包括第一可调谐延迟器和与第一可调谐延迟器不同且互斥的第二可调谐延迟器(例如，图4D中的可调谐延迟器408-1和408-4)。第一可调谐延迟器是独立于第二可调谐延迟器所处的状态而可调谐的，并且第二可调谐延迟器是独立于第一可调谐延迟器所处的状态而可调谐的。例如，图5图示了处于不同状态的可调谐延迟器408-1、508-2、和508-3。在一些实施例中，第二可调谐延迟器被定位为与第一可调谐延迟器相距一段距离(例如，图4D)。
在一些实施例中，第一可调谐延迟器被配置为：响应于在第一可调谐延迟器处于第一状态时接收到具有第三偏振的光(例如，图6A中的光602)，提供具有第一偏振的第一光(例如，光604)，并且响应于在第一可调谐延迟器处于第二状态时接收到具有第三偏振的光，提供具有第二偏振的第二光(例如，光608)。第二可调谐延迟器被配置为：响应于在第二可调谐延迟器处于第一状态时接收到具有第三偏振的光，提供具有第一偏振的第一光，并且响应于在第二可调谐延迟器处于第二状态时接收到具有第三偏振的光，提供具有第二偏振的第二光。
在一些实施例中，相应的可调谐延迟器被配置为在多个不同状态之间改变状态，多个不同状态包括第一状态和第二状态(例如，图5和图6A-图6C)。在一些实施例中，当处于第一状态时，相应的可调谐延迟器改变光的偏振，以使得第一偏振与第三偏振正交，而在第二状态时，相应的可调谐延迟器透射光，以使得第二偏振对应于第三偏振。在一些实施例中，多个不同状态包括第三状态，并且当处于第三状态时，相应的可调谐延迟器将偏振改变为不同于第一、第二和第三偏振的第四偏振(例如，第一、第二和第三偏振中的每一个是水平偏振或垂直偏振，而第四偏振是对角偏振)。在一些实施例中，多个不同状态包括第四状态，并且在第四状态中，相应的可调谐延迟器改变光的第一部分的偏振而不改变光的第二部分的偏振。
在一些实施例中，可调谐延迟器阵列包括与第一可调谐延迟器和第二可调谐延迟器不同且互斥的第三可调谐延迟器(例如，图4D中的可调谐延迟器408-7)。来自第二可调谐延迟器的在波导内部传播的第二光被第三可调谐延迟器接收(例如，光424-2)。由第三可调谐延迟器接收的第二光具有第二偏振。第三可调谐延迟器被配置为：在第三可调谐延迟器处于第一状态时提供具有第一偏振的第一光，并且在第三可调谐延迟器处于第二状态时提供具有第二偏振的第二光。
在一些实施例中，从第一可调谐延迟器传播的第一光由空间光调制器的第一部分接收，并且从第三可调谐延迟器传播的第二光由空间光调制器中与第一部分不同的第二部分接收(例如，第一部分和第二部分是互斥的)。
在一些实施例中，由空间光调制器的第一部分接收的从第一可调谐延迟器传播的第一光具有第一强度，并且由空间光调制器的第二部分接收的从第三可调谐延迟器传播的第二光具有不同于第一强度的第二强度(例如，光424-1和424-2在图4D中具有不同的强度)。
根据一些实施例，显示装置包括空间光调制器和被配置为照射空间光调制器的光学装置(例如，图4A中的SLM 406和光学装置400-A)。用于照射空间光调制器的一个或多个部分的光学装置包括波导、可调谐延迟器阵列和偏振选择光学元件。可调谐延迟器阵列的相应可调谐延迟器相对于波导而被定位，以使得相应的可调谐延迟器被光学耦合以接收来自波导的光。相应的可调谐延迟器具有：第一状态，其使相应的可调谐延迟器在第一方向上引导具有第一偏振的光；以及与第一状态不同的第二状态，其使相应的可调谐延迟器在第一方向上引导具有第二偏振的光。第二偏振不同于第一偏振。偏振选择光学元件位于可调谐延迟器阵列附近，以使得具有第一偏振的光从偏振选择光学元件在第二方向上传播，而具有第二偏振的光从偏振选择光学元件在与第二方向不同的第三方向上传播。
在一些实施例中，空间光调制器被配置为接收从偏振选择光学元件在第二方向上传播的光(例如，图4A中的光424-1)并在第四方向上输出图像光(例如，光426-1)。
根据一些实施例，一种用于照射空间光调制器的一个或多个部分的方法在包括波导、可调谐延迟器阵列和位于可调谐延迟器阵列附近的偏振选择光学元件的光学装置处被执行(例如，图4A)。该方法包括通过相应的可调谐延迟器接收来自波导的光。该方法包括由相应的可调谐延迟器在处于第一状态时提供具有第一偏振的光，以及由相应的可调谐延迟器在处于第二状态时提供具有第二偏振的光。例如，当相应的可调谐延迟器接收到的光穿过相应的可调谐延迟器时，在相应的可调谐延迟器处于第一状态时，光的偏振改变为第一偏振，而在相应的可调谐延迟器处于第二状态时，光的偏振改变为第二偏振。该方法还包括利用偏振选择光学元件在第一方向上朝向空间光调制器的一个或多个部分的相应部分引导具有第一偏振的光并且利用偏振选择光学元件在与第一方向不同的第二方向上引导具有第二偏振的光。相应的可调谐延迟器在不同状态之间是可调谐的，不同状态包括第一状态和第二状态。
在一些实施例中，可调谐延迟器阵列包括第一可调谐延迟器和与第一可调谐延迟器不同且互斥的第二可调谐延迟器(例如，图4D)。第一可调谐延迟器是独立于第二可调谐延迟器所处的状态而可调谐的，并且第二可调谐延迟器是独立于第一可调谐延迟器所处的状态而可调谐的。在一些实施例中，第二可调谐延迟器与第一可调谐延迟器分离。
在一些实施例中，该方法还包括：在第一可调谐延迟器处于第一状态时，利用第一可调谐延迟器接收具有第三偏振的光并提供具有第一偏振的第一光(例如，在第一可调谐延迟器处于第一状态时，第一可调谐延迟器将透射光的偏振从第三偏振改变为第一偏振)。该方法还包括：在第一可调谐延迟器处于第二状态时，利用第一可调谐延迟器接收具有第三偏振的光并提供具有第二偏振的第二光(例如，在第一可调谐延迟器处于第二状态时，第一可调谐延迟器将透射光的偏振从第三偏振改变为第二偏振)。该方法还包括：在第二可调谐延迟器处于第一状态时，利用第二可调谐延迟器接收具有第三偏振的光并提供具有第一偏振的第一光(例如，在第二可调谐延迟器处于第一状态时，第二可调谐延迟器将透射光的偏振从第三偏振改变为第一偏振)；并在第二可调谐延迟器处于第二状态时，利用第二可调谐延迟器接收具有第三偏振的光并提供第二光具有第二偏振(例如，在第二可调谐延迟器处于第二状态时，第二可调谐延迟器将透射光的偏振从第三偏振改变为第二偏振)。
在一些实施例中，可调谐延迟器阵列包括与第一可调谐延迟器和第二可调谐延迟器不同且互斥的第三可调谐延迟器。来自第二可调谐延迟器的在波导内部传播的光被第三可调谐延迟器接收。在一些实施例中，由第三可调谐延迟器接收的光具有第二偏振。第三可调谐延迟器被配置为：在第三可调谐延迟器处于第一状态时，提供具有第一偏振的光，并且在第三可调谐延迟器处于第二状态时，提供具有第二偏振的光(例如，在第三可调谐延迟器处于第一状态时，第三可调谐延迟器将透射光的偏振从第二偏振改变为第一偏振，并且在第三可调谐延迟器处于第二状态时，第三可调谐延迟器透射具有第二偏振的光而不改变其偏振)。
在一些实施例中，该方法还包括由空间光调制器的第一部分接收从第一可调谐延迟器传播的第一光，并且由空间光调制器中与第一部分不同的第二部分接收从第三可调谐延迟器传播的第二光。
根据一些实施例，显示装置(例如，图7中的显示装置700-A)包括波导(例如，波导404)、可调谐延迟器阵列(例如，可调谐延迟器阵列408)和偏振选择光学元件。在一些实施例中，偏振选择光学元件是偏振选择反射光栅(例如，图7A中的偏振选择反射光栅410)或偏振选择透射光栅(例如，图7B中的偏振选择透射光栅411)。在一些实施例中，可调谐延迟器阵列被嵌入在波导内部。相应的可调谐延迟器接收来自波导的光(例如，光704)。相应的可调谐延迟器具有：第一状态，这使相应的可调谐延迟器在第一方向上引导具有第一偏振的光；以及与第一状态不同的第二状态，这使相应的可调谐延迟器在第一方向上引导具有与第一偏振不同的第二偏振的光。引导光可能涉及也可能不涉及改变透射光的方向。例如，具有第一偏振的光可以穿过相应的可调谐延迟器而不改变其方向。偏振选择光学元件位于可调谐延迟器阵列附近，以使得具有第一偏振的光从偏振选择光学元件在第二方向上传播(例如，图7A中的光706或图7B中的光712)，并且具有第二偏振的光从偏振选择光学元件在与第二方向不同的第三方向上传播(例如，光708)。
在一些实施例中，由相应的可调谐延迟器接收的光具有第三偏振。在一些实施例中，第三偏振和第二偏振是相同的。在一些实施例中，第二偏振不同于第三偏振。在一些实施例中，第二偏振与第一偏振正交。
在一些实施例中，具有第一偏振的光被偏振选择光学元件在第二方向上反射(例如，图7A中的光706)。
在一些实施例中，显示装置还包括相对于波导而被定位的第一反射器(例如，反射器702，诸如图7A中的反射镜)，以使得第一反射器在第二方向上接收具有第一偏振的光(例如，光706)并且在与第二方向不同的第四方向上反射接收到的光(例如，光710)。
在一些实施例中，由第一反射器在第四方向上反射的光(例如，图7A中的光710)透射通过波导、可调谐延迟器阵列和偏振选择光学元件。
在一些实施例中，具有第一偏振的光被偏振选择光学元件透射(例如，被如图7B中所示的偏振选择透射光栅衍射的光712)。
在一些实施例中，从偏振选择光学元件在第三方向上传播的光在波导的第一表面处经历全内反射，由此继续在波导内部传播(例如，图7A中的光708)。
在一些实施例中，包括被定位在波导的端部附近的第二反射器(例如，反射器714)。在一些实施例中，第二反射器被定位成垂直于波导。在一些实施例中，第二反射器被定位成与波导成一角度。第二反射器被配置为接收和反射在波导内部传播的光以进行再循环(例如，光705被反射为光707)。
在一些实施例中，从偏振选择光学元件在第二方向上传播的光被配置用于渲染一个或多个图像(例如，图7A中的光706或图7B中的光712具有空间强度和/或相位分布以传达图像信息)。
在一些实施例中，可调谐延迟器阵列或偏振选择光学元件位于波导的第一表面(例如，图7A中的表面404-2)附近。
在一些实施例中，偏振选择光学元件和可调谐延迟器阵列被嵌入在波导内部(例如，图4C)。
在一些实施例中，相应的可调谐延迟器被配置为改变从多个不同状态中选择的状态，多个不同状态包括第一状态和第二状态(例如，图5)。
在一些实施例中，显示装置还包括与波导光学耦合的照明源(例如，图7A中的照明源402)。照明源被配置为向相应的可调谐延迟器提供具有第三偏振的光。
在一些实施例中，可调谐延迟器阵列包括第一可调谐延迟器和与第一可调谐延迟器不同且互斥的第二可调谐延迟器(例如，图4A中的可调谐延迟器408-1和408-2)。第一可调谐延迟器是独立于第二可调谐延迟器所处的状态而可调谐的。第二可调谐延迟器是独立于第一可调谐延迟器所处的状态而可调谐的。
在一些实施例中，第一可调谐延迟器被配置为：响应于在第一可调谐延迟器处于第一状态时接收到具有第三偏振的光，提供具有第一偏振的光，并且响应于在第一可调谐延迟器处于第二状态时接收到具有第三偏振的光，提供具有第二偏振的光。第二可调谐延迟器被配置为：响应于在第二可调谐延迟器处于第一状态时接收到具有第三偏振的光，提供具有第一偏振的光，并且响应于在第二可调谐延迟器处于第二状态时接收到具有第三偏振的光，提供具有第二偏振的光。
在一些实施例中，可调谐延迟器阵列包括与第一可调谐延迟器和第二可调谐延迟器不同且互斥的第三可调谐延迟器。来自第二可调谐延迟器的在波导内传播的光被第三可调谐延迟器接收。在一些实施例中，由第三可调谐延迟器接收的光具有第二偏振。第三可调谐延迟器被配置为：在第三可调谐延迟器处于第一状态时，提供具有第一偏振的光(例如，第三可调谐延迟器将透射光的偏振从第二偏振改变为第一偏振)以及在第三可调谐延迟器处于第二状态时，提供具有第二偏振的光(例如，第三可调谐延迟器放弃将透射光的偏振从第二偏振改变为第一偏振)。
在一些实施例中，偏振选择光学元件是偏振光栅(例如，如图8A-图8D中所示的偏振体光栅PVH光栅800)。
在一些实施例中，从第一可调谐延迟器传播的光具有第一强度，并且从第三可调谐延迟器传播的光具有不同于第一强度的第二强度。
根据一些实施例，在显示装置处执行一种方法，该显示装置包括波导、可调谐延迟器阵列和位于可调谐延迟器阵列相邻的偏振选择光学元件(例如，图7A)。该方法包括由相应的可调谐延迟器接收来自波导的光。该方法包括由相应的可调谐延迟器在处于第一状态时在第一方向上提供具有第一偏振的光，并且由相应的可调谐延迟器在处于第二状态时在第一方向上提供具有第二偏振的光。例如，当由相应的可调谐延迟器接收到的光穿过相应的可调谐延迟器时，在相应的可调谐延迟器处于第一状态时，光的偏振改变为第一偏振，而在相应的可调谐延迟器处于第二状态时，光的偏振变改变为第二偏振。该方法还包括利用偏振选择光学元件在第二方向上引导具有第一偏振的光并且在与第一方向不同的第三方向上引导具有第二偏振的光。
在一些实施例中，该方法还包括利用第一反射器(例如，图7A)在第二方向上接收具有第一偏振的光，并利用第一反射器z与第一方向不同的第二方向上反射光。
在一些实施例中，利用偏振选择光学元件在第一方向上引导具有第一偏振的光包括反射具有第一偏振的光(例如，图7A)。
在一些实施例中，利用偏振选择光学元件在第二方向上引导具有第二偏振的光包括透射具有第二偏振的光以使得第三方向对应于第一方向(例如，图7B)。
尽管各种附图说明了特定组件或特定组件组相对于一只眼睛的操作，但是本领域普通技术人员将理解，可以相对于另一只眼睛或两只眼睛执行类似的操作。为简洁起见，这些细节在本文中不再赘述。
尽管各种附图中的一些以特定顺序图示了多个逻辑阶段，但是可以对不依赖于顺序的阶段重新排序并且可以组合或分解其他阶段。尽管具体提到了一些重新排序的或其他的分组，但是其他的对于本领域普通技术人员来说将是显而易见的，因此本文所呈现的排序和分组并不是替代方案的详尽列表。此外，应该认识到，这些阶段可以用硬件、固件、软件或它们的任何组合来实现。
为了解释的目的，前面的描述已经参照特定实施例进行了描述。然而，上述说明性讨论并不旨在穷举或将权利要求的范围限制为所公开的精确形式。鉴于上述教导，许多修改和变化都是可能的。选择实施例是为了最好地解释权利要求及其实际应用的基本原理，从而使得本领域的其他技术人员能够最好地使用具有适合所设想的特定用途的各种修改的实施例。

Claims (15)

1.一种用于照射空间光调制器的一个或多个部分的光学装置，所述光学装置包括：
波导；
可调谐延迟器阵列，所述可调谐延迟器阵列相对于所述波导而被定位，以使得相应的可调谐延迟器：
被光学耦合以接收来自所述波导的光，
具有第一状态，所述第一状态使所述相应的可调谐延迟器在第一方向上引导具有第一偏振的光，以及
具有与所述第一状态不同的第二状态，所述第二状态使所述相应的可调谐延迟器在所述第一方向上引导具有与所述第一偏振不同的第二偏振的光；以及
偏振选择光学元件，位于所述可调谐延迟器阵列附近，以使得具有所述第一偏振的光从所述偏振选择光学元件在第二方向上传播，并且具有所述第二偏振的光从所述偏振选择光学元件在与所述第二方向不同的第三方向上传播。
2.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述波导具有第一表面和相对的第二表面，并且从所述偏振选择光学元件在所述第二方向上传播的光通过所述第一表面离开所述波导；在这种情况下，任选地有以下(a)和(b)中的任一者：
a)其中从所述偏振选择光学元件在所述第三方向上传播的光经历全内反射，由此继续在所述波导内传播；在这种情况下，还任选地有以下(i)和(ii)中的任一者：
i)其中所述可调谐延迟器阵列位于所述波导的所述第二表面附近；或者
ii)其中所述偏振选择光学元件和所述可调谐延迟器阵列被嵌入在所述波导内部；或者
b)还包括基板，其中：
所述偏振选择光学元件被设置在所述基板和所述可调谐延迟器阵列之间；
所述可调谐延迟器阵列被定位在所述波导的所述第二表面附近；以及
从所述偏振选择光学元件在所述第三方向上传播的光被所述基板接收，以使得所述光在所述基板的表面处经历全内反射；或者
c)其中通过所述第一表面离开所述波导的光被所述空间光调制器的所述一个或多个部分的相应部分接收。
3.根据权利要求1所述的光学装置，其中：
所述可调谐延迟器阵列包括第一可调谐延迟器和与所述第一可调谐延迟器不同且互斥的第二可调谐延迟器；
所述第一可调谐延迟器是独立于所述第二可调谐延迟器所处的状态而可调谐的；以及
所述第二可调谐延迟器是独立于所述第一可调谐延迟器所处的状态而可调谐的。
4.根据权利要求3所述的光学装置，其中：
所述第一可调谐延迟器被配置为：
在所述第一可调谐延迟器处于所述第一状态时接收具有第三偏振的光，并且提供具有所述第一偏振的第一光；以及
在所述第一可调谐延迟器处于所述第二状态时接收具有所述第三偏振的光，并且提供具有所述第二偏振的第二光；以及
所述第二可调谐延迟器被配置为：
在所述第二可调谐延迟器处于所述第一状态时接收具有所述第三偏振的光，并且提供具有所述第一偏振的所述第一光；以及
在所述第二可调谐延迟器处于所述第二状态时接收具有所述第三偏振的光，并且提供具有所述第二偏振的所述第二光。
5.根据权利要求4所述的光学装置，其中：
所述可调谐延迟器阵列包括与所述第一可调谐延迟器和所述第二可调谐延迟器不同且互斥的第三可调谐延迟器；
来自所述第二可调谐延迟器的在所述波导内传播的所述第二光被所述第三可调谐延迟器接收，由所述第三可调谐延迟器接收的所述第二光具有所述第二偏振；以及
所述第三可调谐延迟器被配置为：
在所述第三可调谐延迟器处于所述第一状态时，提供具有所述第一偏振的所述第一光；以及
在所述第三可调谐延迟器处于所述第二状态时，提供具有所述第二偏振的所述第二光。
6.根据权利要求5所述的光学装置，其中：
从所述第一可调谐延迟器传播的所述第一光被所述空间光调制器的第一部分接收；以及
从所述第三可调谐延迟器传播的所述第二光被所述空间光调制器中与所述第一部分不同的第二部分接收。
7.根据权利要求6所述的光学装置，其中由所述空间光调制器的所述第一部分接收的从所述第一可调谐延迟器传播的所述第一光具有第一强度，并且由所述空间光调制器的所述第二部分接收的从所述第三可调谐延迟器传播的所述第二光具有与所述第一强度不同的第二强度。
8.根据权利要求1所述的光学装置，其中：
所述相应的可调谐延迟器被配置为：在多个不同状态之间改变状态，所述多个不同状态包括所述第一状态和所述第二状态。
9.一种显示装置，包括：
空间光调制器；
光学装置，被配置为照射所述空间光调制器，所述光学装置包括：
波导；
可调谐延迟器阵列，所述可调谐延迟器阵列相对于所述波导而被定位，以使得相应的可调谐延迟器：
被光学耦合以接收来自所述波导的光，
具有第一状态，所述第一状态使所述相应的可调谐延迟器在第一方向上引导具有第一偏振的光，以及
具有不同于所述第一状态的第二状态，所述第二状态使所述相应的可调谐延迟器在所述第一方向上引导具有与所述第一偏振不同的第二偏振的光；以及
偏振选择光学元件，位于所述可调谐延迟器阵列附近，以使得具有所述第一偏振的光从所述偏振选择光学元件在第二方向上朝向所述空间光调制器传播，并且具有所述第二偏振的光从所述偏振选择光学元件在与所述第二方向不同的第三方向上传播。
10.根据权利要求9所述的显示装置，其中：
所述空间光调制器被配置为：
从所述偏振选择光学元件接收在所述第二方向上传播的光；以及
在第四方向上输出图像光。
11.一种用于照射空间光调制器的一个或多个部分的方法，所述方法包括：
在包括波导、可调谐延迟器阵列和位于所述可调谐延迟器阵列附近的偏振选择光学元件的光学装置处：
由相应的可调谐延迟器接收来自所述波导的光；
由所述相应的可调谐延迟器在处于第一状态时提供具有第一偏振的光；
由所述相应的可调谐延迟器在处于第二状态时提供具有第二偏振的光；
利用所述偏振选择光学元件在第一方向上朝向所述空间光调制器的所述一个或多个部分的相应部分引导具有所述第一偏振的光；以及
利用所述偏振选择光学元件在与所述第一方向不同的第二方向上引导具有所述第二偏振的光。
12.根据权利要求11所述的方法，其中：
所述可调谐延迟器阵列包括第一可调谐延迟器和与所述第一可调谐延迟器不同且互斥的第二可调谐延迟器；
所述第一可调谐延迟器是独立于所述第二可调谐延迟器所处的状态而可调谐的；以及
所述第二可调谐延迟器是独立于所述第一可调谐延迟器所处的状态而可调谐的。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括：
在所述第一可调谐延迟器处于所述第一状态时，利用所述第一可调谐延迟器接收具有第三偏振的光并且提供具有所述第一偏振的第一光；
在所述第一可调谐延迟器处于所述第二状态时，利用所述第一可调谐延迟器接收具有所述第三偏振的光并且提供具有所述第二偏振的第二光；
在所述第二可调谐延迟器处于所述第一状态时，利用所述第二可调谐延迟器接收具有所述第三偏振的光并且提供具有所述第一偏振的所述第一光；以及
在所述第二可调谐延迟器处于所述第二状态时，利用所述第二可调谐延迟器接收具有所述第三偏振的光并且提供具有所述第二偏振的所述第二光。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述可调谐延迟器阵列包括与所述第一可调谐延迟器和所述第二可调谐延迟器不同且互斥的第三可调谐延迟器，并且所述方法还包括：
由所述第三可调谐延迟器接收来自所述第二可调谐延迟器的在所述波导内部传播的所述第二光，由所述第三可调谐延迟器接收的所述第二光具有所述第二偏振；
在所述第三可调谐延迟器处于所述第一状态时，提供具有所述第一偏振的所述第一光；以及
在所述第三可调谐延迟器处于所述第二状态时，提供具有所述第二偏振的所述第二光。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括：
由所述空间光调制器的第一部分接收从所述第一可调谐延迟器传播的所述第一光；以及
由所述空间光调制器中与所述第一部分不同的第二部分接收从所述第三可调谐延迟器传播的所述第二光。
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