[发明专利]环境隔离的波导显示器

权利要求书

1.一种波导显示器，其包括：

投影在视场范围内的图像调制光的光源；

波导，其具有第一外表面和第二外表面，所述波导包括至少一个梯度折射率部，所述梯度折射率部在所述外表面之间具有防止在所述波导内传播的光线与其中至少一个外表面在光学上相互作用的横向折射率变化，其中至少一个中间焦平面形成在所述波导中；

输入耦合器，其用于将所述图像调制光引导至所述波导中的至少一个光学路径中；以及

至少一个光栅，其用于从所述波导提取光。

2.根据权利要求1所述的波导显示器，其中，所述至少一个光栅靠近其中一个外表面设置。

3.根据权利要求1所述的波导显示器，其中，两个中间焦平面形成在所述波导中。

4.根据权利要求1所述的波导显示器，其中，所述光栅是形成在其中一个外表面上的表面凹凸结构。

5.根据权利要求1所述的波导显示器，其中，所述波导包括第二波导部，第二波导部以全内反射工作并且含有用于从所述第二波导部朝向所述波导显示器的观看者提取光的所述至少一个光栅。

6.根据权利要求1所述的波导显示器，其中，所述输入耦合器包括输入光栅。

7.根据权利要求1所述的波导显示器，其中所述波导浸在空气中。

8.根据权利要求1所述的波导显示器，其提供平视显示器、头戴式显示器或光场显示器中之一。

9.根据权利要求1所述的波导显示器，其中，所述波导是弯曲的。

10.根据权利要求1所述的波导显示器，其中，所述至少一个梯度折射率部与至少一个全内反射波导部光学耦合，每个全内反射波导部含有至少一个光栅。

11.根据权利要求1所述的波导显示器，其中，所述波导包括与多个全内反射波导光学耦合的多个梯度折射率波导，每个全内反射波导含有至少一个光栅。

12.根据权利要求1所述的波导显示器，其中，所述波导浸在低折射率外部介质中，并且包括夹在低折射率包覆层和至少一个光栅层之间的高折射率芯，其中全内反射发生在所述高折射率芯和所述至少一个光栅层的界面与所述至少一个光栅层和所述低折射率外部介质的界面之间。

13.根据权利要求12所述的波导显示器，其中，所述高折射率芯和所述至少一个光栅层具有大致相同的平均折射率。

14.根据权利要求12所述的波导显示器，其中，所述芯的折射率比所述至少一个光栅层的平均折射率大。

15.根据权利要求12所述的波导显示器，其还包括覆盖所述至少一个光栅层和所述低折射率包覆层中的至少一个的低折射率层。

16.根据权利要求12所述的波导显示器，其中，所述至少一个光栅层包括夹在透明基板之间的光栅。

17.根据权利要求12所述的波导显示器，其中，所述至少一个光栅层包括输入光栅和提取光栅。

18.根据权利要求1所述的波导显示器，其还包括分光器层。

19.根据权利要求1所述的波导显示器，其中，所述图像调制光被准直。

20.根据权利要求1所述的波导显示器，其中，所述至少一个光栅是以全息聚合物弥散液晶材料、均匀调制的全息聚合物弥散液晶材料或反向模式的全息聚合物弥散液晶材料记录的布拉格光栅、表面凹凸光栅或可切换的布拉格光栅。