，接着点亮绿色激光器1/75秒，最后点亮蓝色发光器1/75秒，产生第一帧。然后，从红色激光器开始，依此类推，产生下一帧。
[0103]一种将被称为“空间分离的颜色”(Spatially Separated Colours，SSC)的可选的方法涉及全部三个激光器在相同的时间被点亮，但是采取不同的光学途径，例如，每个激光器均使用不同的SLM或者单个SLM的不同区域，接着组合形成彩色图像。
[0104]帧连续的彩色(FSC)方法的优点在于，整个SLM用于每个颜色。这意味着将不会损害产生的三个颜色图像的质量，因为在SLM上的全部像素都用于单个颜色图像。然而，FSC方法的缺点在于，产生的整个图像将不会跟SSC方法通过约为3的因子产生的相应的图像一样亮，因为，每个激光器只用于三分之一的时间。可以通过过驱动这些激光器，或者使用更大功率的激光器，潜在地解决该缺点，但是这将需要使用更多动力，将涉及更高的成本，并且将使得该系统更不紧凑。
[0105]SSC(空间分离的颜色)方法的优点在于，由于三个激光器同时被点亮，因此图像更亮。然而，如果由于空间限制而需要只使用一个SLM，那么SLM的表面区域可以划分为三个相等的部分，其效果相当于三个单独的SLM。这种方法的缺点在于，由于可用于每个全息图像的SLM表面减少了，因此每个单颜色图像的质量下降了。因此，全息图像的指令也相应地下降了。可用的SLM表面的减小意味着在SLM上更少的像素可以使用，因而降低了图片的质量。因为图片的分辨率降低了，因此图像的质量也降低了。
[0106]在实施例中，SLM为硅上液晶(Liquid Crystal over Silicon，LCOS)装置。LCOSSLM具有信号线、栅极线和晶体管在镜面下方的优点，导致高的填充因数(通常大于90% )和高的分辨率。
[0107]LC0S装置现在对于在4.5 μ m和12 μ m之间的像素是有效的。
[0108]LCOS的结构如图7所示。
[0109]使用单个单晶硅衬底(802)形成LC0S装置。它具有布置在衬底的上表面上的2D阵列的平面方形铝电极(801)，这些铝电极(801)由间隙(801a)间隔开。每个电极(801)均可以通过埋在衬底(802)中的电路(803)访问。每个电极均形成各自的平面镜。在电极阵列上设置有取向层(803)，在取向层(803)上设置有液晶层(804)。在液晶层(804)上设有第二取向层(805)，在第二取向层(805)上设有(例如，玻璃的)平面透明层(806)。在透明层(806)和第二取向层(805)之间设有单个(例如，ΙΤ0的)透明电极(807)。
[0110]每个方形电极(801)与透明电极(807)的覆盖区域和介于中间的液晶材料限定了可控的相位调制元件(808)，通常称为像素。有效的像素区域或填充因子是考虑了像素(801a)之间的空间的具有光学活性的总像素的百分比。通过控制相对于透明电极(807)施加到每个电极(801)上的电压，可以改变各相位调制元件的液晶材料的性质，从而向入射到相位调制元件上的光提供可变的延迟。其效果是向波阵面提供纯相位调制，即，不会发生幅度效应。
[0111]使用反射的LC0S空间光调制器的主要优点在于，液晶层的厚度为如果使用穿透装置所必需的厚度的一半。这极大地提供了液晶的切换速度(移动视频图像的投影的关键点)。LC0S装置还具有独特的能力能够在小的光圈中显示大的纯相位元件阵列。小的元件(通常约为10微米或更小)导致实际的衍射角(几度)，以致光学系统不需要非常长的光路。
[0112]相比于更大的液晶装置的光圈，更容易充分地照亮LCOS SLM的小光圈(几平方厘米)。LCOS SLM还具有大的孔径比，在像素之间存在非常小的无效区(由于驱动这些像素的电路埋在镜子下)。这是在重放场中降低光学噪声的重要问题。
[0113]上述装置通常工作在10°C到约50°C的温度范围内，然而，取决于使用的LC成分，优选的装置工作温度为约40°C到50°C。
[0114]使用硅背部的优点在于，像素是光学平面的，这对于相位调制装置是很重要的。
[0115]尽管实施例涉及反射LCOS SLM，但是本领域技术人员可以理解的是，可以使用任何SLM，包括穿透式SLM。
[0116]本发明不限于上述实施例，其保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种近眼装置，包括: 空间光调制器，其包括布置为对入射光应用相位延迟分布的相位调制元件阵列； 波束组合器，其包括布置为从所述空间调制器接收空间调制光的第一光学输入，和具有真实世界的视域的第二光学输入。2.根据权利要求1所述的近眼装置，其特征在于，所述空间调制光包括表示图像的纯相位全息域数据。3.根据权利要求2所述的近眼装置，其特征在于，所述全息域数据是傅里叶全息图。4.根据权利要求3所述的近眼装置，其特征在于，所述空间调制光布置为使得用户的眼睛执行所述空间调制光的傅里叶变换，以致所述用户看到图像的全息重建。5.根据权利要求2所述的近眼装置，其特征在于，所述全息域数据是菲涅耳全息图。6.根据权利要求5所述的近眼装置，其特征在于，所述空间调制光布置为在近场中的重放平面处形成所述图像的全息重建。7.根据以上任意一项权利要求所述的近眼装置，其特征在于，所述空间调制光还包括具有透镜效应的纯相位全息域数据。8.根据权利要求7所述的近眼装置，其特征在于，所述透镜效应是负透镜效应。9.根据以上任意一项权利要求所述的近眼装置，其特征在于，所述空间调制光是分散的。10.根据以上任意一项权利要求所述的近眼装置，其特征在于，所述空间调制光还包括布置为补偿在近场装置的其他光学部件中的像差的纯相位全息域数据。11.根据以上任意一项权利要求所述的近眼装置，其特征在于，所述波束组合器还包括布置为将在所述第一光学输入上接收到的光与在所述第二光学输入上接收到的光组合的光学输出。12.根据以上任意一项权利要求所述的近眼装置，其特征在于，所述光学输出布置为至少部分地将在所述第一光学输入上接收的光与在所述第二光学输入上接收的光叠加。13.根据以上任意一项权利要求所述的近眼装置，其特征在于，为所述近眼装置的用户布置所述近眼装置以接收从所述波束组合器输出的光。14.根据以上任意一项权利要求所述的近眼装置，其特征在于，所述图像的所述全息重建增强了所述真实世界的视域。15.根据以上任意一项权利要求所述的近眼装置，其特征在于，所述近眼装置还包括布置为照亮所述空间光调制器的光源。16.根据以上任意一项权利要求所述的近眼装置，其特征在于，所述光源布置为采用光的平面波照亮所述空间光调制器。17.根据以上任意一项权利要求所述的近眼装置，其特征在于，所述近眼装置时一对护目镜或眼镜。18.一种使用近眼装置提供增强现实的方法，该方法包括: 提供包括表示图像的纯相位全息域数据的全息数据； 采用所述全息数据空间地调制光，以形成空间调制光；以及 使用波束组合器将所述空间调制光与真实世界的视场结合。19.根据权利要求18所述的提供增强现实的方法，其特征在于，所述全息数据还包括具有透镜效应的纯相位全息域数据。20.根据权利要求18或19所述的提供增强现实的方法，其特征在于，所述全息域数据是傅里叶全息图或菲涅耳全息图。21.参照附图如上所述的近眼装置或提供增强现实的方法。
【专利摘要】提供了一种用于增强真实场景的近眼装置。该近眼装置包括空间光调制器，该空间光调制器包括布置为向入射光提供相位延迟分布的相位调制元件的阵列。该装置还包括波束组合器，该波束组合器包括布置为从空间光调制器接收空间调制光的第一光学输入，以及具有真实世界的视域的第二光学输入。
【IPC分类】G03H1/08, G02B27/01, G03H1/22
【公开号】CN105283796
【申请号】CN201480033963
【发明人】J·克里斯马斯, D·马西亚诺
【申请人】两树光子学有限公司
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2014年3月31日
【公告号】EP2984515A1, US20160077339, WO2014167290A1