通过降低近眼显示中的空间相干性来避免干涉的制作方法
诸如头戴式显示(hmd)设备的近眼显示(ned)设备近来已经被引入消费者市场中以支持诸如增强现实(ar)和虚拟现实(vr)的可视化技术。ned设备可以包括诸如一个或者多个光源的部件、微型显示模块、控制电子设备、以及各种光学器件(诸如波导、透镜、分束器等)。
波导可以被用在ned设备中，以将表示来自该设备的图像生成部件的人工生成的图像的光传送至用户的光感受器(例如，人眼)。这些波导中的一个或者多个波导可以充当设备与用户的图像输出接口；这些波导可以被称为设备的“输出波导”。例如，利用近眼ar设备，在用户通过输出波导观看真实世界的同时用户可以看到从透明输出波导投射的计算机生成的图像。以这种方式，计算机生成的图像显现为被叠加在用户的真实世界环境上。
发光二极管(led)模块可以被用在ned设备中以生成用于图像生成的光。然而，具有大视野和高分辨率的ned设备可以要求使用比较大的led模块，这种led模块具有相当大的大小。大led模块导致庞大的产品，由于该产品通常会由用户穿戴，所以这种情况是不期望的。
技术实现要素：
这里所介绍的是用于降低由波导内的空间相干性导致的干涉的至少一种装置和至少一种方法(统称地以及单独地，“这里所介绍的技术”)。ned设备可以包括用来实现比常规led源更大视野和/或更好分辨率的相干光源(例如，激光扫描仪)。由于相干光源的性质，在ned设备的波导内被衍射的相干光线可以彼此重叠和干涉。为了降低干涉，根据这里所介绍的技术的ned设备可以包括空间光调制器(slm)，该空间光调制器(slm)用来调制光线的相位，以使在调制之后的光线不再彼此相干，并且因此在波导内不会产生干涉。
在一些实施例中，ned设备包括成像器、slm和波导。成像器基于来自相干光源的光生成图像。slm调制表示从成像器接收到的图像的多束相干光线的相位。波导接收并且引导具有不同相位的光线，使得在波导内传播的光线彼此不相干。
在一些实施例中，用于降低干涉的方法包括如下步骤：由ned设备的相干光源生成多束相干光线，该多束相干光线表示要被传送至ned设备的用户的光感受器的图像；由ned设备的slm调制相干光线的相位；由衍射光学元件(doe)将每束经调制的光线衍射成多个衍射级；以及在ned设备的波导内传播衍射级的光线，使得波导内的衍射级的光线彼此不相干。
在一些实施例中，ned设备包括成像器和波导。成像器基于来自相干光源的光生成图像。波导接收表示从成像器接收的图像的多束光线并且将光线中的每束光线衍射成多个衍射级。波导包括光学结构，该光学结构用来改变光线中第一光线的个体衍射级的光学特性，使得第一光线的个体衍射级不会与光线中第二光线的另一衍射级产生干涉。
该技术的其它方面将从附图和详细描述中变得明显。
提供本发明内容是为了以简化形式介绍概念的选择，在下面的具体实施方式中进一步描述这些概念。本发明内容不旨在标示所要求保护的主题内容的关键特征或者基本特征，也不旨在被用来限制所要求保护的主题内容的范围。
附图说明
通过示例且非限制，本公开的一个或多个实施例在附图的图中被图示，其中相同的附图标记指示相似的元件。
图1示出了可以合并本文所介绍的技术的ned设备的示例。
图2示出了可以被包含在图1的ned设备内的显示部件的侧视图。
图3示出了用来将光传送至用户的眼睛的波导的示例。
图4示出了利用不同方向上的光路将入射光耦合到离散衍射级中的衍射光学元件。
图5示出了由在波导内传播的相干光线的第一衍射级导致的干涉类型。
图6示出了包括降低空间相干性的slm的ned设备。
图7示出了由在波导内传播的相干光线的第零衍射级导致的干涉的另一类型。
图8示出了包括用于使由第零衍射级导致的干涉最小化的光学结构的波导。
具体实施方式
在本说明书中，对“实施例”、“一个实施例”等的引用是指所描述的特定特征、功能、结构或者特点被包括在本文所介绍的技术的至少一个实施例中。在本说明书中出现这种短语不一定都是指相同的实施例。另一方面，所引用的实施例也不一定是相互排斥的。
一些近眼显示设备包括作为光源的发光二极管(led)以及一个或者多个输出波导，这些输出波导被定位在ned设备的用户的一个或者多个光感受器前面。用户可以是人、动物或者机器，使得本上下文中的“光感受器”可以是人的或者动物的眼睛或者机器的光学传感器。led发出光线，这些光线表示将由用户的光感受器感知的图像。每束光线是人类可见光谱、红外光谱或者紫外光谱中的电磁波。输出波导可以传播和扩展由光源提供的光线并且使用衍射光学元件(doe)朝着用户的光感受器引导光线。例如，输出波导可以在特定方向上扩展光线。在本上下文中，扩展是指经由通过doe的反射和衍射将光线分为多束光线(也被称为“经扩展的光线”，或者被统称为“光瞳”)。经扩展的光线的传播方向彼此平行。经扩展的光线沿着特定方向隔开或者分布。
与由激光器发出的光线不同，由led发出的光线是不相干的。用于测量纵向空间相干性的一种度量标准是相干长度，该相干长度是相干波(例如，光线)维持规定相干度的传播距离。led的光的相干长度通常比输出波导的厚度短得多。结果，由于在输出波导中的光线的扩展(也被称为“光瞳扩展”)，光线之间不存在干涉。
然而，对于至少一些ned设备，led可能不是最理想的光源。ned设备可能期望具有接近人类视野(fov)的视野，人类的fov大约为180度。这种宽fov导致对由ned设备创建的ar或者vr效果的很强的沉浸感和情境感知。ned设备的更大fov要求led和驱动电路具有相当的大小和重量，这严重限制了ned设备的设计。具体地，具有宽fov的显示设备要求led使用硅上液晶(lcos)部件，这种部件制造成本高并且在操作期间会消耗大量的电力。
为了取代led，ned设备可以使用激光器作为更高效且紧凑的光源。例如，ned可以包括用于生成表示图像的光线的激光扫描仪，以便得到更好的视野和更好的分辨率。由于作为相干光源的激光器的性质，由激光扫描仪生成的光线相干性很高。换言之，这些光线具有恒定的相位差和相同的频率。相干光线进入输出波导并且在波导内部彼此干涉。这些干涉是不期望的，因为它们会导致光强度出现可察觉的波动并且会降低由用户的光感受器感知的图像质量。
为了使相干光线之间的干涉最小化，本文所公开的ned设备可以包括slm，该slm用来在光线到达输出波导之前改变激光光线的相位以使进入输出波导的光线不再相干并且不会彼此干涉。此外，输出波导可以包括一个或者多个光学结构，这些光学结构位于输出波导底部以改变一些光线的强度、偏振或者传播方向以使光线不会彼此干涉。
图1示出了可以合并本文所介绍的技术的ned设备的示例。然而，注意，合并了本文所介绍的技术的产品可以具有各种形状因子中的任何一种形状因子并且不限于图1中所示出的形状因子。ned设备100可以为用户(即，设备的佩戴者)提供虚拟现实(vr)和/或增强现实(ar)显示模式。为了便于说明，本文中此后假设ned设备100是针对ar可视化而被设计的。
在所图示的实施例中，ned设备100包括机架101、被安装到机架101上的透明防护遮板102、以及被安装到机架101上的左侧和右侧臂104。遮板102形成用于下面所讨论的各种显示元件(未被示出)的防护罩。
机架101是用于遮板102和侧臂104、以及与本说明书没有密切关系的各种传感器和其它部件(未被示出)的安装结构。可以生成用于ar可视化的图像的显示组件(未被示出)也被安装到机架101上并且被封在防护性遮板102内。遮板组件102和/或机架101还可以容置电子设备(未被示出)以控制显示组件的功能性和ned设备100的其它功能。ned设备100还包括被附接至机架101的可调整头带105，通过该可调整头带105，ned设备100可以被佩戴在用户的头上。
图2示出了根据某些实施例的可以被包含在ned设备100的遮板102内的显示部件的侧视图。在ned设备100的操作期间，显示部件被定位成与用户的左眼206l或者右眼206r相对。显示部件被安装至机架101的内部表面。图2中示出了机架101的横截面。
显示部件被设计将三维图像覆盖在用户对其真实世界环境的视图上，例如，通过将光投射到用户的眼睛中。相应地，显示部件包括显示模块204，该显示模块204容置有光引擎，该光引擎包括部件，诸如：一个或者多个光源(例如，一个或者多个发光二极管(led)、或者一个或者多个激光扫描仪)；一个或者多个微型显示成像器，诸如硅上液晶(lcos)、液晶显示器(lcd)、数字微镜设备(dmd)；以及一个或者多个透镜、分束器和/或波导。显示模块204内的(多个)微型显示成像器(未被示出)可以经由柔性电路连接器205被连接至印刷电路板208，该印刷电路板208具有被安装在其上的图像生成/控制电子设备(未被示出)。
分别针对用户的左眼和右眼，显示部件还包括显示模块204被安装到的透明波导托架201和被堆叠在波导托架201的用户侧上的多个透明输出波导202。波导托架201具有中心鼻梁部分210，其左和右波导安装表面从该中心鼻梁部210延伸出来。多个波导202被堆叠在波导托架201的左和右波导安装表面中的每一个上，以将从显示模块发出的光分别投射到用户的左眼206l和右眼206r中。显示组件200可以通过位于中心鼻梁部分210上方的波导托架201的顶部处的中心突片207被安装至机架101。
ned设备可以向用户的光感受器提供表示图像的光。例如，用户可以是人、动物或者机器。
图3示出了可以被安装在波导托架201上以向用户的眼睛传送光的输出波导的示例。针对左眼，可以设计类似的波导，例如，作为图3中所示的波导的(水平)镜像。波导310是透明的，并且如从图2可以看到的，通常在ned设备的操作期间将被直接设置在用户的右眼前面，例如，作为图2中的波导202中的一个波导。因此，在ned设备100的操作期间，从用户的视角示出了波导310。在一些备选实施例中，可以在ned设备的操作期间将分离的波导(诸如波导310)设置在用户的左眼和右眼中的每一个前面。
波导310包括单个输入端口311(也被称为内耦合元件)，当用户佩戴ned设备100时，该单个输入端口311位于波导310的最靠近用户鼻梁的区域中。例如，输入端口311可以从表面衍射光栅、体积衍射光栅或者反射部件形成。波导310还包括单个输出端口313(也被称为外耦合元件)和传输通道312。显示模块204的右眼输出端口(未被示出)被光学地耦合(但是不一定是物理地耦合)至波导310的输入端口311。在操作期间，显示模块204(未被示出)将表示用于右眼的图像的光从其右眼输出端口输出到波导310的输入端口311中。
传输通道312将光从输入端口311传送至输出端口313并且例如可以是：表面衍射光栅、体积衍射光栅、偏振光栅或者反射部件。传输通道312可以被设计为通过利用全内反射(tir)来实现这一点。表示用于右眼的图像的光然后被从输出端口313投射到用户的眼睛。
波导310可以包括多个衍射光学元件(doe)，以经由光学衍射的多次发生来控制在ned设备中传播的光的方向。例如，doe可以是表面衍射光栅、偏振光栅、或者体积衍射光栅。波导310的各个部件可以被设计为包含doe中的一个或者多个。
例如，波导310可以包括三个doe。波导310的输入端口311是用于将光耦合至波导310中并且在该光到达输入端口311之后控制光路的方向的doe1。波导310的传输通道312是用于控制传输通道312中的光路的方向并且通过全内反射(tir)确保光在传输通道312内部传播的doe1。输出端口313是用于在光离开输出端口313之后控制光路的方向的doe3。包括三个doe的波导可以在一个或者多个维度上扩展光线。该扩展过程也被称为出射光瞳扩展。
由于衍射光学元件的周期性性质，每当光行进经过doe(诸如衍射光栅)时，入射光就被耦合到离散衍射级中。图4示出了衍射光学元件利用不同方向上的光路将入射光耦合到离散衍射级中。在所图示的示例中，入射光405包括两种不同颜色的光：蓝色(b)和红色(r)。换言之，入射光405包括两种不同波长(或者两种不同波长范围)的光。如图4所示，doe401的右侧上的输出光被分成不同方向上的多束光线。光线的方向取决于衍射级和波长。
衍射级的衍射角度受光栅方程控制：
如图4所示，第零级衍射光束m0仍然跟随入射光405的方向，并且包含红色光和蓝色光二者。其它衍射级的光束具有不同的方向。正整数的衍射级的光束位于第零级光束m0的顶侧。负整数的衍射级的光束位于第零级光束m0的底侧。
越高衍射级的光束越偏离第零衍射级的光束。例如，-1衍射级的红色光束m-1r比-2衍射级的红色光束m-2r更靠近第零级光束m0。
根据光栅方程，衍射级的光束角可以由光栅周期d控制。例如，通过增加或者减小在衍射光栅的相邻衍射凹槽之间的光栅周期，可以调节衍射级的光束角。此外，在衍射级之间的光能量分布取决于衍射凹槽的形状。换言之，通过调节衍射凹槽的横截面外形，可以将大多数衍射光能量集中在针对给定波长内的特定衍射级中。例如，通过调节槽外形，可以将针对蓝色光的大多数光能量集中在+1衍射级的蓝色光束m+1b上。
随着从激光器发出的相干光线进入输出波导，由于光线的相干性质，在波导内部可以发生多种类型的干涉。图5示出了由在波导内传播的相干光线的第一衍射级导致的干涉类型。如图5所示，从激光光源发出的多束光线530a、530b、530c、530d到达波导510的输入侧511。光线530a、530b、530c、530d的传播方向是平行的。这些平行的光线530a、530b、530c、530d被统称为光瞳。由于激光扫描仪的性质，光线530a、530b、530c、530d是相干的，具有恒定的相位差和相同的频率。
doe(例如，衍射光栅)位于波导510的输入侧511。衍射光栅包括彼此平行的多个衍射凹槽515。光线530a、530b、530c、530d中的每束光线到达衍射光栅的衍射凹槽515并且被衍射成一束或者多束不同衍射级的光线。通过调节衍射凹槽515的横截面外形，可以将大多数衍射光能量集中在特定衍射级(也被称为集中级)中。
在一些实施例中，衍射凹槽如下设计：使得大多数衍射光能量集中在+1衍射级(也被称为第一衍射级)中。例如，在位置561处，光线530a被衍射凹槽515衍射成一束或者多束衍射光线。在衍射光线中，第一衍射级的光线540a包含光线530a的大多数光能量。类似地，第一衍射级的光线540d包含光线530d的大多数光能量。
波导510的底部517将第一衍射级的光线540a反射成反射光线542a。在一些实施例中，光线540a可以由发生在底部517处的全内反射所反射。针对光线540a的入射角等于针对反射光线542a的反射角。如图5所示，反射光线542a在位置562处到达输入侧511，在该位置562处，光线530d进入波导510。光线542a被进一步反射并且变成反射光线544a。
如图5所示，光线544a和540d在相同的位置562处开始并且在相同的方向上传播。换言之，光线544a和540d彼此重叠。此外，由于激光光源的相干性质，光线544a和540d彼此相干，并且因此彼此干涉。该干涉问题是由于激光器所发出的光线的高时间和空间相干性而出现的。由于高时间相干性，波导510的厚度小于光线的相干长度。因此，相干光线544a(其已经在波导510的顶表面和底表面之间传播)和540d彼此干涉。
另一方面，如果光源(例如，led)发出具有更少时间相干性的光线，则波导510的厚度大于光线的相干长度。结果，非相干的光线544a和540d(例如，如果它们是从led发出的)不会彼此干涉。因此，干涉问题是诸如激光器等相干光源所独有的。
为了避免在波导内的相干光线的干涉，ned设备包括部件，例如slm，以在光线到达波导之前降低进入的光线的空间相干性。图6示出了包括降低空间相干性的slm的ned设备。ned设备600包括基于激光器的光源660(例如，激光扫描仪)、slm670和波导610。在一些实施例中，ned设备600还可以包括出射光瞳扩展器665。
基于激光器的光源660生成相干光线680(统称为光瞳)。可选的出射光瞳扩展器665还可以扩展相干光线680。例如，出射光瞳扩展器665可以是包括用于在一个或者多个方向上扩展光线的衍射光学元件(doe)的波导。换言之，出射光瞳扩展器665的doe可以沿着特定方向(或者坐标轴)平移光线。
每束扩展的光线具有“传播矢量”，该“传播矢量”代表光线的平均传播方向并且表示扩展的光线的传播能量的中心轴。光线的平移是指沿着与传播矢量自身不平行的特定方向(或者坐标轴)复制并且移动光线的对应传播矢量。
相干光线680然后到达slm670。slm670可以包括多个端口(也被称为像素)。slm670的各个端口接收进入的相干光线680中的一束或者多束并且独立地调制对应的光线。换言之，slm的每个端口对相干光线680中的一束进行空间变化调制，以更改相位。每个端口的调制可以独立地由slm控制器(未被示出)控制。在一些实施例中，slm控制器是slm670的一部分。在一些备选实施例中，slm控制器在slm670的外部。
具体地，slm670的每个端口可以独立地调制相干光线680中的一束对应光线的相位，而不改变光线的总体强度或者频率。slm的端口可以包括(多个)数字光处理(dlp)微镜设备或者(多个)硅上液晶(lcos)设备，例如，作为用于调制光线的相位的机构。在一些实施例中，如果slm670包括诸如数字微镜设备等强度调制设备，则slm670可以调制相干光线680的强度。
在由slm670改变的光线的相位中，交叉光谱密度函数可以被用来指示特定频率下两束光线之间的相位偏移。换言之，slm控制器可以被编程用于控制slm670的端口的时间调制，以便实现特定的交叉光谱密度函数。
为了使如图5所示的相干光线之间的干涉最小化，slm670按照如下方式调制光线的相位：经调制的光线的相位差降低光线的空间相干性。具体地，同时满足三个条件。
第一，时间周期调制的时段小于人眼的响应时间。换言之，slm670的调制足够快，使得人眼不能够检测到由slm670的时间周期调制所导致的图像或者视频的变动强度(或闪烁)。人眼可以感知到该调制的时间平均的效果，但却感知不到由该调制导致的波动。
第二，该调制降低了光线的空间相干性，使得在相隔了足够大距离的两个位置处进入波导的两束光线不再彼此相干。换言之，光线可以彼此重叠，但是由于相位差，光线是不相关的。例如，回到图5。光线530a和530d分别在两个横向位置561和562处进入波导510。位置561和562之间的距离(被称为阈值距离)的下限值(用于相干性降低)为d＝2htanθc。h是波导的输入侧与输出侧之间的距离(即，波导的厚度)。θc是用于波导的全内反射的临界角度。
如果两个位置之间的距离小于2htanθc，则从一个位置发出的光线不能够经由全内反射行进经过波导而与从另一位置发出的另一束光线重叠，因为不满足全内反射条件(相反，该光线被折射出波导)。如果两个位置之间的距离大于2htanθc，则从一个位置发出的光线能够经由全内反射行进经过波导而与从另一位置发出的另一束光线重叠，如图5所示。
第三，虽然该调制降低了光线的空间相干性，但降低后的空间相干性仍然需要足够高以使像素束的发散被保持得较小。换言之，调制之后的横向相干性被保持得足够高，以使具有相对较小像素束发散的两个邻近像素不会彼此重叠。
在slm670的调制之后，离开slm670的光线不再彼此相干。非相干的光线682然后进入波导610并且由输入耦合器衍射部件(例如，图5中所示出的具有凹槽515的衍射光栅)衍射。由于非相干的光线682彼此平行，所以光线682被衍射成一个或者多个衍射级，这些衍射级对于每束非相干光线都是相同的，但是处于波导610的不同位置处。第一衍射级中的一些衍射级被输入表面(波导610的左侧)和输出表面(波导610的右侧)反射。
与图5中示出的光线544a和540d相似，在波导610内部存在至少两束光线，这两束光线开始于相同的位置并且具有相同的传播方向。然而，因为波导610内的光线彼此不相干，所以这些重叠的光线不会彼此干涉。非相干光线然后被输出耦合器衍射部件613衍射，以使光感受器690接收衍射的非相干光线684。
虽然图5和图6中所图示的实施例使用第一衍射级作为集中衍射级的示例，但是本文所公开的技术可以被应用于使用任何整数数目衍射级作为集中衍射级的系统。
虽然图5示出了由在波导内传播的相干光线的第一衍射级导致的干涉类型，但图7示出了由在波导内传播的相干光线的第零衍射级导致的在波导内的相干光线之间的另一种干涉类型。
从激光扫描仪发出的多束光线730a、730b到达波导710的输入侧711。光线730a、730b的传播方向是平行的。由于激光扫描仪的性质，光线730a、730b是相干的，具有恒定的相位差和相同的频率。
衍射光栅的衍射凹槽715将光线730a、730b中的每束光线衍射成多个衍射级。衍射凹槽被设计为使得大多数衍射光能量集中在+1衍射级(也被称为第一衍射级)中。例如，光线740b是光线730b的第一衍射级。除了第一衍射级之外，还存在第零衍射级，该第零衍射级不包含大多数衍射光能量。例如，光线740a是在位置761处被衍射的光线730a的第零衍射级。
波导710的底部717(也被称为输出侧)将第零衍射级的光线740a反射成(例如，经由全内反射)反射光线742a。如图7所示，反射光线742a在位置762处到达输入侧711，在该位置762处，光线730b进入波导710。光线742a被进一步反射并且变成反射光线744a。
如图7所示，光线744a和740b开始于相同的位置762并且在相同的方向上传播。换言之，光线744a和740b彼此重叠。此外，由于激光光源的相干性质，光线744a(第零衍射级)和740b(第一衍射级)彼此相干，并且因此彼此干涉。这种干涉类型被称为法布里-珀罗型干涉。
干涉可以是相长干涉、相消干涉、或者介于这两者之间的某种干涉，取决于波导厚度和光线730a、730b的入射角。由于波导部件的厚度之间的差异可以大于波长，所以干涉类型可以从一个波导部件到另一个波导部件不同，取决于显示设备的设计。
如图7所示，这种干涉发生在相对较小的入射角处并且主要是源自入射光线的高时间相干性。通过slm来调制空间相干性不能够使这类干涉最小化，因为slm不能够实现所需的相干长度的减小。相反，波导可以包括位于底部(输出侧)的一个或者多个光学结构以用来防止干涉。
图8示出了包括用于使由第零衍射级导致的干涉最小化的光学结构的波导。如图8所示，波导710包括至少一个光学结构890，其用于改变反射光线742a的某些光学特性以最小化或者避免光线744a和740b之间的干涉。例如，光学结构890可以改变反射光线742a的强度、偏振或者传播方向。
在一些实施例中，光学结构890是或者包括防反射涂层，该防反射涂层用于吸收光线740a的光能量，使得不存在反射光线742a或者使得反射光线742a具有可忽略不计的量的光能量。换言之，在光学结构890所占用的位置处，防止波导710中的背向反射。防反射涂层可以被配置用于吸收特定频率或者一定频率范围内的光能量。
在一些实施例中，光学结构890包括位于波导710的背表面处的偏振改变元件，以使反射光线742a具有与光线740a的偏振不同的偏振(例如，相反偏振)。由于光线730a、740a、730b、740b由相同的光源发出并且因此具有相同的偏振，所以光线744a具有与光线740b的偏振不同的偏振。由于不同的偏振状态，第零衍射级的光线744a不会与第一衍射级的光线740b产生干涉。例如，偏振改变元件可以是圆形偏振器或者线性偏振器。
在一些实施例中，光学结构890是被放置在波导710的背表面上的第二衍射光栅的凹槽阵列中的光栅凹槽。第二衍射光栅被设计为使得反射的第零级的效率被降低。与防反射涂层相似，第二衍射光栅的结果是不存在光线742a或者使得光线742a具有可忽略不计的量的光能量。
在一些实施例中，波导710可以包括极大地降低了从反射光线742a到光线744a的衍射效率的不对称衍射光栅。结果，不存在光线744a或者光线744a包含可忽略不计的量的光能量，这点光能量不会引起干涉问题。
波导710可以包括用于改变多束光线的第零衍射级的某些光学特性的多个光学结构。由于ned设备的设计确定光线的入射角和波导的厚度，所以第零衍射级到达波导的背表面的位置是已知的。因此，波导710可以包括被设置在这些已知位置处的光学结构。光学结构不占用波导710的整个背表面，使得光学结果不会改变在与第零衍射级不同的位置处到达背表面的所需第一级的光学特性。
虽然图7和图8中所示的实施例使用第零衍射级作为非集中衍射级的示例，但是本文所公开的技术可以被应用于使用任何整数数目衍射级作为非集中衍射级的系统。
某些实施例的示例
下面所列举的示例中概述了本文所介绍的技术的某些实施例。
1.一种显示设备，包括：成像器，该成像器用于基于来自相干光源的光生成图像；空间光调制器(slm)，该空间光调制器(slm)用于调制表示从成像器接收到的图像的多束相干光线的相位；以及波导，该波导用于接收并且引导具有不同相位的光线，使得在波导内传播的光线彼此不相干，该波导被配置为向显示设备的用户的光感受器输出具有不同相位的光线。
2.根据示例1的显示设备，其中波导包括衍射光学元件(doe)，该衍射光学元件(doe)用于衍射进入波导的相干光线。
3.根据示例2的显示设备，其中slm调制相干光线的相位，使得在波导内重叠的光线的衍射级彼此不相干并且不会彼此干涉。
4.根据示例1至3中任何一个示例的显示设备，其中slm调制相干光线的相位以降低光线的空间相干性，使得在相隔阈值距离的两个位置处进入波导的两束光线彼此不相干。
5.根据示例4的显示设备，其中阈值距离取决于波导的厚度和波导的全内反射特性的临界角度。
6.根据示例1至5中任何一个示例的显示设备，其中slm的时间周期调制的时段小于人眼的响应时间。
7.根据示例1至6中任何一个示例的显示设备，其中slm调制相干光源的相位以降低光线的空间相干性，并且其中在调制之后的横向相干长度足够小使得显示设备的邻近像素具有像素光束发散，使得邻近像素不会彼此重叠。
8.根据示例1至7中任何一个示例的显示设备，其中相干光源包括激光扫描仪。
9.根据示例1至8中任何一个示例的显示设备，其中相干光源包括多个调制端口，每个调制端口调制一束或者多束相干光线的相位，而不改变相干光线的强度或者频率。
10.根据示例1至8中任何一个示例的显示设备，其中相干光源包括多个调制端口，每个调制端口调制一束或者多束相干光线的强度。
11.根据示例9或10的显示设备，其中每个调制端口包括数字光处理(dlp)微镜设备或者硅上液晶(lcos)设备。
12.根据示例11的显示设备，其中slm控制器对调制端口的调制操作进行编程以实现交叉光谱密度函数，该交叉光谱密度函数指示在调制之后光线之间的相位偏移。
13.根据示例1至12中任何一个示例的显示设备，还包括：光瞳扩展器，该光瞳扩展器用于在相干光线到达slm之前在一个或者多个方向上扩展并且复制相干光线。
14.一种用于降低在近眼显示设备中的光干涉的装置，该装置包括：用于由近眼显示设备中的相干光源生成多束相干光线的部件，该多束相干光线表示要被传送至近眼显示设备的用户的眼睛的图像；用于由近眼显示设备中的空间光调制器(slm)调制相干光线的相位的部件；用于由衍射光学元件(doe)将每束经调制的光线衍射成多个衍射级的部件；以及用于在近眼显示设备中的波导内传播衍射级的光线以使得衍射级的光线中的至少一些光线在波导内重叠并且彼此不相干的部件。
15.根据示例14的装置，其中用于调制的部件通过近眼显示设备的slm调制相干光线的相位，以降低相干光线的空间相干性，使得在相隔阈值距离的两个位置处进入波导的两束光线中的任何一束光线彼此不相干，其中阈值距离取决于波导的厚度和针对波导的全内反射效果的临界角度。
16.根据示例14或15的装置，其中用于调制的部件通过近眼显示设备的slm，按照人眼不能够检测到由调制导致的变动强度或者闪烁的调制频率，来调制相干光线的相位。
17.一种近眼显示设备，包括：成像器，该成像器用于基于来自相干光源的光生成图像；以及波导，该波导用于接收表示从成像器接收到的图像的多束光线并且将光线中的每束光线衍射成多个衍射级，该波导包括：光学结构，该光学结构用于改变光线中第一光线的个体衍射级的光学特性，使得第一光线的个体衍射级不会与光线中第二光线的另一衍射级产生干涉。
18.根据示例17的近眼显示设备，其中光学结构包括：防反射涂层，该防反射涂层位于波导的背表面以吸收第一光线的个体衍射级的光能量。
19.根据示例17或18的近眼显示设备，其中光学结构包括：偏振改变元件，该偏振改变元件位于波导的背表面以更改第一光线的个体衍射级的偏振，使得第一光线的个体衍射级的偏振与第二光线的另一衍射级的偏振不同。
20.根据示例17至19中任何一个示例的近眼显示设备，其中光学结构是光栅凹槽，该光栅凹槽属于衍射光栅的凹槽阵列，该衍射光栅被放置在波导的背表面上，使得第一光线的个体衍射级的效率在背表面处由衍射光栅进行衍射之后被降低。
对于本领域的普通技术人员而言明显的是，上面所描述的任何或者所有特征和功能都可以彼此组合，但上面另有说明则属例外或者任何这种实施例可以借由它们的功能或者结构而互相兼容的情况除外。除非与物理可能性相反，否则可以设想(i)本文所描述的方法/步骤可以按照任何顺序和/或按照任何组合来执行以及(ii)相应实施例的部件可以按照任何方式来组合。
虽然已经利用特定于结构特征和/或动作的语言对本主题内容进行了描述，但是应当理解，在所附权利要求书中所定义的主题内容不必限于上面所描述的特定特征或者动作。相反，上面所描述的具体特征和动作是作为实施本权利要求书的示例而被公开的，并且其它等效特征和动作旨在落入本权利要求书的范围内。
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