[发明专利]照明系统

说明书

本申请涉及照明系统。示例光学组件包括显示器、用于照亮显示器的光源、以及被配置为引导来自第一光导向器的光的第一衍射型偏振分束器(DT‑PBS)，其中第一DT‑PBS是偏振敏感的，并且被配置为基于偏振将第一部分光引导向显示器。

技术领域

本公开总体上涉及在各种类型的电子系统和设备中实现的光学元件和光学系统。

背景

硅上液晶(LCoS)有源矩阵器件是在硅背板的顶部上使用液晶层的小型化反射器件。LCoS可用于空间光调制、波长选择切换、结构化照明和光脉冲整形，作为用于投影电视和近眼投影显示器的照明系统的一部分，以及用于其他应用。LCoS系统通过在LCoS像素的液晶上施加电场，来将空间信息(例如，显示信息)编码为LCoS有源矩阵的像素中的光的相位延迟。

概述

一般而言，本公开涉及被配置成引导(direct)偏振光的光学组件。光学组件可用于例如LCoS投影仪、眼睛跟踪系统等。例如，光学组件可用于从投影仪光源提取偏振光并将其引导向LCoS显示器，以及从LCoS显示器引导向光学组合器。光学组件可以包括两个或更多个光导向器(director)，其中至少一个是衍射型偏振分束器(DT-PBS)，其将未偏振光分成具有正交线性或圆偏振的两个光束，并将每个光束引导向不同的方向。本公开提供了基于DT-PBS的光学组件，其包括偏振敏感光栅，例如透射和反射型偏振体光栅(PVG)、Pancharatnam-Berry相位(PBP)光栅、液晶填充表面浮雕光栅(LC-SRG)、全息聚合物分散液晶(PDLC)光栅，或者能够在不同方向上引导第一偏振状态和第二偏振状态或者在不重定向(redirect)第二偏振状态的情况下重定向第一偏振状态的任何其他光学器件。衍射型偏振分束器具有薄且轻的优点，允许小形状因子(form factor)LCoS系统，这是使用传统偏振分束器立方体(cube)不可能实现的。此外，衍射型偏振分束器可以成对设计，以补偿色散。

在其他示例中，本公开还涉及一种用于在从眼睛反射后将光引导向眼睛跟踪检测器的光学组件。衍射型偏振分束器，因为它们薄、轻、设计灵活并且可以补偿色散，所以能够实现可选的形状因子和用于眼睛跟踪的宽带照明(broadband illumination)的使用，例如LED。

在一些示例中，DT-PBS可以提取具有第一偏振状态的光的一部分，并以透射对其重定向，例如进入衍射光栅级。在其他示例中，DT-PBS可以提取具有第一偏振状态的光的一部分，并且以反射对其进行重定向，例如，重定向光以通过与它入射到DT-PBS上的相同表面离开DT-PBS，例如在反射中进入衍射光栅级。

在一些示例中，第一和第二分离偏振状态是正交的。例如，DT-PBS可以通过透射或反射以第一角度重定向第一线性偏振，并透射第二正交线性偏振，例如相对于第一线性偏振旋转90°的线性偏振状态。作为另一个示例，DT-PBS可以通过透射或反射来重定向右旋圆偏振(RCP)并在没有偏转的情况下透射左旋圆偏振(LCP)，反之亦然。作为一个或更多个示例，DT-PBS可以在不同的方向上，例如在不同的衍射级上，透射和重定向右圆偏振(RCP)和左圆偏振(LCP)的光。

在一些示例中，本公开描述了一种光学组件，该光学组件包括：显示器、用于照亮显示器的光源、以及被配置为引导来自第一光导向器的光的第一DT-PBS，其中第一DT-PBS是偏振敏感的，并且被配置为基于偏振将第一部分光引导向显示器。

在一些示例中，本公开描述了一种头戴式显示器(HMD)，HMD包括：显示器、用于照亮显示器的光源、被配置为引导来自第一光导向器的光的第一DT-PBS，其中第一DT-PBS是偏振敏感的，并且被配置为基于偏振将第一部分光引导向显示器。

在一些示例中，本公开描述了一种引导光的方法，该方法包括：通过第一光导向器将来自光源的光引导至第一DT-PBS；以及基于偏振，通过第一DT-PBS将第一部分光引导向显示器。