微软AR专利探索紧凑、轻便、节能的SLM方案（映维网Nweon2023年01月11日）近

（映维网Nweon2023年01月11日）近眼显示技术面临的一个挑战是使用紧凑、重量轻、低功耗组件投射高亮度显示图像的能力。这对于使用空间光调制器（SLM）来形成显示图像的近眼显示设备尤其如此。诸如LCOS和DMD矩阵能够以相对出色的空间和色彩保真度进行高亮度操作。
然而，基于SLM的显示器的总效率受到SLM的照明效率的限制。发光二极管（LED）发射器尽管对于近眼显示而言足够紧凑，但其呈现出显著的光电导损耗，并且需要SLM照明的下游偏振滤波。 SLM的LED照明的Etendue和偏振损耗可以分别为约30%和50% 。
相比之下，半导体激光器的输出本质上是偏振，并且保光，同时可以提供高亮度和高效率。然而，激光发射的空间和时间相干性对于近眼显示而言可能存在问题。在用户视场中的任何角度，近眼显示设备允许从发射源到用户解剖瞳孔的多个光路。
【微软AR专利探索紧凑、轻便、节能的SLM方案】当沿着任意两条光路到达的相干光会聚在瞳孔处时，这种光将相长或相消地干涉。因此，在光路长度的差异与相干发射的纵向模式匹配的视场中的角度处，用户可以看到干涉条纹形式的分散注意力的显示伪影。
针对以上问题，微软在名为“Pulse-modulatedlaser-basednear-eyedispla”和“Compactlaser-basednear-eyedisplay”的专利申请中提出了一种使用激光发射来照明近眼显示设备中的SLM的实用方法。这家公司指出，所述方案提供了高亮度和较少的照明相干性伪影。以此方式，单独或以任何组合实施这一发明给可以实现紧凑、重量轻和节能的近眼显示器。
一种解决方案是在一个到所有原色通道中使用多个激光器来照明SLM 。每个基色通道的多个激光器可以在腔长度不同，从而提供更宽（即更少单色）的发射。
因此，对于与光路长度差匹配并导致干涉条纹的任何模式，将存在一个或多个与光路距离差不匹配的附加模模式，所以任何一种模式产生的干涉条纹都会被有效地“洗去” ，即降至用户无法感知的颜色变化，从而减轻潜在的视觉伪影。
另一种解决方案实现了类似的效果，但每个基色通道的激光器更少。它利用了由足够高频含量的调制电流驱动的半导体激光器的加宽增益谱。通过在预定间隔内调制高于和低于激射阈值的驱动电流，在足够宽的波长（和纵向模式）范围内实现受激发射，以洗去上述干涉条纹。在一个示例中，单个驱动调制激光器可以模拟具有不同腔长度的多个激光器的发射光谱。
与上述策略相关的是，有效且紧凑地组合多个半导体激光器的输出的附加解决方案。基于双折射或衍射的光束组合器在不超过实际近眼显示设备的严格尺寸约束的情况下可能无法扩展到更大数量的组合光束。
相比之下，微软描述的几何波束组合器可线性扩展到更大数量的组合波束。另外，几何光束组合器相对于单个激光器的布置允许使用相同的一组准直光学器件来准直从每个光束到SLM的发射。

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图2示出了近眼显示设备10的示例单眼系统18 。单眼系统包括配置为形成光学图像20的显示投影仪22 。显示投影仪包括由多个激光器26照明的高分辨率SLM24 。每个激光器配置为在特定波长带中发射（即激光）。
例如，第一激光器26A配置为以第一波长带发射，第二激光器26B配置为按第二波长带发射并且第三激光器26C配置为按照第三波长带发射。在一个示例中，多个激光器可以包括每种原色（例如，红色、绿色和蓝色）的至少一个激光器。