[发明专利]在使用宽谱成像器的近眼显示器中的扩大视野

权利要求书

1.一种显示系统，包括：

成像器，所述成像器被配置成使用跨输入光瞳的视野(FOV)的可变光谱来生成成像光；

包括波导的光学材料的基板；

被设置在所述基板上的输入耦合衍射光学元件(DOE)，所述输入耦合DOE具有被配置为在所述输入光瞳上接收入射成像光的输入表面；以及

被设置在所述基板上的输出耦合DOE，所述输出耦合DOE具有输出表面并被配置用于在一个方向上对所述成像光进行光瞳扩展，并且进一步被配置成将具有相对于所述输入光瞳的扩展出射光瞳的所述成像光输出耦合作为来自所述输出表面的输出显示，

其中所述输入耦合DOE被配置为将成像光的光谱在所述输入光瞳FOV上扩散，使得对于所述FOV的每个部分，所述光谱的至少一部分在所述波导中以全内反射的方式传播，

其中未在成像光谱的长部分耦合到波导的FOV角度被耦合到光谱的短部分，从而填充整个FOV。

2.如权利要求1所述的显示系统，其特征在于，进一步包括被设置在所述基板上并被定位在所述输入耦合DOE的下游和所述输出耦合DOE的上游的中间DOE，所述中间DOE被配置成在与所述输出耦合DOE不同的方向上进行光瞳扩展。

3.如权利要求1所述的显示系统，其特征在于，所述光谱的短部分填充所述输入光瞳FOV的第一部分，并且所述光谱的长部分填充所述输入光瞳FOV的第二部分。

4.如权利要求1所述的显示系统，其特征在于，所述输入耦合DOE中的色散导致所述波导中的所述成像光的光谱传播角随着波长而变化，并且所述输出耦合DOE中的色散导致所述输出耦合成像光相对于所述入射成像光具有平行的角度。

5.如权利要求1所述的显示系统，其特征在于，所述成像器包括被配置为在约40nm的波长带宽上提供照明的宽谱成像器。

6.一种支持包括来自虚拟世界的元素和来自真实世界的元素的混合现实体验的电子设备，包括：

数据处理单元；

光学引擎，所述光学引擎可操作地连接到所述数据处理单元并被配置成从所述数据处理单元接收图像数据；

宽谱成像器，所述宽谱成像器可操作地连接到所述光学引擎以基于所述图像数据使用预定光谱形成图像并且生成结合所述图像的成像光；以及

对在具有视野(FOV)的输入光瞳上接收的所述成像光作出响应的出射光瞳扩展器，所述出射光瞳扩展器包括其上设置有多个衍射光学元件(DOE)的结构，

其中所述出射光瞳扩展器被配置为使用所述DOE中的一个或多个提供一个或多个输出耦合光束作为具有相对于所述输入光瞳的扩展出射光瞳的近眼显示，以及

其中所述成像光的所述光谱的不同部分被用于所述输入光瞳的所述FOV的不同区域；

其中未在成像光谱的长部分耦合到波导的FOV角度被耦合到光谱的短部分，从而填充整个FOV。

7.如权利要求6所述的电子设备，其特征在于，所述宽谱成像器被配置为使得能够在所述FOV的给定角度处在所述出射光瞳扩展器内以全内反射的方式传播的所述成像光的特定波长被用于包括所述给定角度的所述FOV的所述区域。

8.如权利要求6所述的电子设备，其特征在于，所述出射光瞳扩展器在两个方向上提供光瞳扩展。

9.如权利要求6所述的电子设备，其特征在于，所述宽谱成像器包括发光二极管、硅上液晶设备、有机发光二极管阵列、或微电子机械系统设备中的一者。

10.如权利要求6所述的电子设备，其特征在于，所述宽谱成像器包括以传输、反射、或发射之一操作的微显示器。

11.如权利要求6所述的电子设备，其特征在于，被实现在头戴式显示设备或便携式电子设备中。

12.如权利要求6所述的电子设备，其特征在于，所述宽谱成像器包括或结合有照明单元。