一种光学显示器，包括：包括第一表面和第二表面的第一波导、输入耦合器、折叠光栅和输出光栅。输入耦合器接收来自输入图像节点的准直的第一波长光，使得光经由第一表面和第二表面之间的全内反射在第一波导内行进到折叠光栅。折叠光栅在第一方向上提供光瞳扩展，经由第一表面和第二表面之间的全内反射将光指引到输出光栅。输出光栅在不同于第一方向的第二方向上提供光瞳扩展，并使得光从第一表面或第二表面离开第一波导。输入耦合器、折叠光栅和输出光栅中的至少一个是滚动k向量光栅并且折叠光栅是双重交互光栅。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】波导显示器优先权要求本申请要求于2015年10月5日提交的标题为“WAVEGUIDEDISPLAY”的美国临时申请序列No.62/284,603以及于2015年10月23日提交的标题为“WAVEGUIDEDISPLAYS”的美国临时申请序列No.62/285,275的优先权，这些申请通过引用整体上被结合于此。对相关申请的交叉引用以下专利申请通过引用整体上被结合于此：标题为“COMPACTEDGEILLUMINATEDDIFFRACTIVEDISPLAY”的美国专利No.9,075,184，标题为“OPTICALDISPLAYS”的美国专利No.8,233,204，标题为“METHODANDAPPARATUSFORPROVIDINGATRANSPARENTDISPLAY”的PCT申请No.US2006/043938，标题为“WEARABLEDATADISPLAY”的PCT申请No.GB2012/000677，标题为“COMPACTEDGEILLUMINATEDEYEGLASSDISPLAY”的美国专利申请No.13/317,468，标题为“HOLOGRAPHICWIDEANGLEDISPLAY”的美国专利申请No.13/869,866，以及标题为“TRANSPARENTWAVEGUIDEDISPLAY”的美国专利申请No.13/844,456，标题为“WAVEGUIDEGRATINGDEVICE”的美国专利申请No.14/620,969，标题为“ELECTRICALLYFOCUSTUNABLELENS”的美国临时专利申请No.62/176,572，标题为“WAVEGUIDEDEVICEINCORPORATINGALIGHTPIPE”的美国临时专利申请No.62/177,494，标题为“METHODANDAPPARATUSFORGENERATINGINPUTIMAGESFORHOLOGRAPHICWAVEGUIDEDISPLAYS”的美国临时专利申请No.62/071,277，标题为“NEAREYEDISPLAYUSGRADIENTINDEXOPTICS”的美国临时专利申请No.62/123,282，标题为“WAVEGUIDEDISPLAYUSINGGRADIENTINDEXOPTICS”的美国临时专利申请No.62/124,550，标题为“OPTICALWAVEGUIDEDISPLAYSFORINTEGRATIONINWINDOWS”的美国临时专利申请No.62/125,064，标题为“OPTICALWAVEGUIDEDISPLAYSFORINTEGRATIONINWINDOWS”的美国临时专利申请No.62/125,066，标题为“HOLOGRAPHICWAVEGUIDELIGHTFIELDDISPLAYS”的美国临时专利申请No.62/125,089，标题为“LASERILLUMINATIONDEVICE”的美国专利No.8,224,133，标题为“LASERILLUMINATIONDEVICE”的美国专利No.US8,565,560，标题为“HOLOGRAPHICILLUMINATIONSYSTEM”的美国专利No.6,115,142，标题为“CONTACTIMAGESENSORUSINGSWITCHABLEBRAGGGRATINGS”的PCT申请No.PCT/GB2013/000005，标题为“IMPROVEMENTSTOHOLOGRAPHICPOLYMERDISPERSEDLIQUIDCRYSTALMATERIALSANDDEVICES”的PCT申请No.PCT/GB2012/000680，标题为“HOLOGRAPHICWAVEGUIDEEYETRACKER”的PCT申请No.PCT/GB2014/000197，标题为“APPARATUSFOREYETRACKING”的PCT/GB2013/000210，标题为“APPARATUSFOREYETRACKING”的PCT申请No.GB2013/000210，标题为“HOLOGRAPHICWAVEGUIDEOPTICALTRACKER”的PCT/GB2015/000274，标题为“SYSTEMANDMETHODOFEXTENDINGVERTICALFIELDOFVIEWINHEADUPDISPLAYUSINGAWAVEGUIDECOMBINER”的美国专利No.8,903,207，标题为“COMPACTWEARABLEDISPLAY”的美国专利No.8,639,072，标题为“COMPACTHOLOGRAPHICEDGEILLUMINATEDEYEGLASSDISPLAY”的美国专利No.8,885,112。
技术介绍
本公开涉及包括但不限于近眼显示器(neareyedisplay)的显示器，并且更具体地涉及全息波导显示器。波导光学器件目前正被考虑用于一系列显示器和传感器应用，其中波导将多个光学功能集成到薄、透明、轻质的基板中的能力对于以上应用是至关重要的。这种新做法刺激新产品的发展，包括用于增强现实(AR)和虚拟现实(VR)的近眼显示器、用于航空和公路运输的紧凑型平视显示器(HUD)以及用于生物测量和激光雷达(LIDAR)应用的传感器。已经提出了波导显示器，波导显示器使用衍射光栅来保持眼箱(eyebox)大小，同时减小透镜大小。授予St.LegerSearle的美国专利No.4,309,070和授予Upatnieks的美国专利No.4,711,512公开了基板波导平视显示器，其中准直光学系统的光瞳被波导结构有效地扩展。美国专利申请No.13/869,866公开了全息广角显示器，并且美国专利申请No.13/844,456公开了具有上部和下部视场的波导显示器。波导光学器件中的常见要求是在两个正交方向上提供波束扩展。在显示器应用中，这转化为大的眼箱。虽然全息波导中的波束扩展原理已经被充分确定，但双轴扩展需要分离的光栅层来提供分离的垂直扩展和水平扩展。其中一个光栅(通常是给予第二轴扩展的光栅)也提供显示器的近眼部件，其中衍射光学器件的高透明度和薄、轻质的形状因子可以用于最大化效果。在需要全色和大视场的实际显示应用中，实现双轴扩展所需的层数变得不可接受地大，从而导致增加的厚度重量和雾度(haze)。目前正在开发基于在单层中多路复用两个或更多个光栅或者可以在单层中执行双轴扩展(对于给定的角度范围和波长)的折叠光栅的用于减少层数的解决方案。双轴扩展也是传感器应用(诸如眼睛跟踪器和LIDAR)的波导中的问题。需要低成本、高效率、紧凑的双轴扩展波导。
技术实现思路
本专利技术的第一个目标是提供低成本、高效率、紧凑的双轴扩展波导。在本专利技术的第一实施例中实现本专利技术的目标，其中提供了一种光学显示器，包括：包括第一表面和第二表面的第一波导、输入耦合器、折叠光栅以及输出光栅。输入耦合器被配置为接收来自输入图像节点(IIN)的准直的第一波长光并且使得光经由第一表面和第二表面之间的全内反射在第一波导内行进到折叠光栅。折叠光栅被配置为在第一方向上提供光瞳扩展并且经由第一表面和第二表面之间的全内反射将光指引到输出光栅。输出光栅被配置为在不同于第一方向的第二方向上提供光瞳扩展并且使得本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光学显示器，包括：第一波导，具有第一表面和第二表面；输入耦合器；折叠光栅；输出光栅；以及输入图像节点(IIN)，其中所述输入耦合器被配置为接收准直的第一波长图像调制光并且使得所述光经由所述第一表面和所述第二表面之间的全内反射在第一波导内行进到折叠光栅，其中所述折叠光栅被配置为在第一方向上提供光瞳扩展并且经由第一表面和第二表面之间的全内反射将所述光指引到输出光栅，其中所述输出光栅被配置为在不同于所述第一方向的第二方向上提供光瞳扩展并且使得所述光从所述第一表面或所述第二表面离开所述第一波导，其中所述输入耦合器、所述折叠光栅或所述输出光栅中的至少一个是滚动k向量光栅，以及其中所述光经历与所述折叠光栅的双重交互。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.05 US 62/284,603;2015.10.23 US 62/285,2751.一种光学显示器，包括：第一波导，具有第一表面和第二表面；输入耦合器；折叠光栅；输出光栅；以及输入图像节点(IIN)，其中所述输入耦合器被配置为接收准直的第一波长图像调制光并且使得所述光经由所述第一表面和所述第二表面之间的全内反射在第一波导内行进到折叠光栅，其中所述折叠光栅被配置为在第一方向上提供光瞳扩展并且经由第一表面和第二表面之间的全内反射将所述光指引到输出光栅，其中所述输出光栅被配置为在不同于所述第一方向的第二方向上提供光瞳扩展并且使得所述光从所述第一表面或所述第二表面离开所述第一波导，其中所述输入耦合器、所述折叠光栅或所述输出光栅中的至少一个是滚动k向量光栅，以及其中所述光经历与所述折叠光栅的双重交互。2.如权利要求1所述的装置，其中所述IIN包括光源、用于显示图像像素的微型显示器以及准直光学器件，并且其中所述IIN投影在所述微型显示器的面板上显示的图像，使得每个图像像素被转换成在所述第一波导内独特的角度方向。3.如权利要求1所述的装置，其中所述光栅中的至少一个光栅能够在衍射状态和非衍射状态之间切换。4.如权利要求1所述的装置，还包括具有第一表面和第二表面的第二波导、输入耦合器、折叠光栅以及输出光栅，其中输入耦合器被配置为从所述IIN接收准直的第二波长光。5.如权利要求1所述的装置，其中所述输入耦合器、所述折叠光栅和所述输出光栅中的至少一个是基于液晶的光栅。6.其中所述输入耦合器是光栅或棱镜之一。7.如权利要求1所述的装置，其中所述第一方向与所述第二方向正交。8.如权利要求1所述的装置，其中所述第一方向是水平的并且所述第二方向是垂直的。9.如权利要求1所述的装置...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·M·波波维奇，J·D·沃德恩，A·J·格兰特，
申请(专利权)人：迪吉伦斯公司，
类型：发明
国别省市：美国,US
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