[发明专利]环境隔离的波导显示器

说明书

提供一种波导显示器，其包括：输入图像生成器，其提供投影在视场范围内的图像光；波导，其具有第一和第二外表面；以及与波导光学耦合的至少一个光栅，其用于朝向显示器的观看者提取光。波导在外表面之间具有防止在波导内传播的任何光线与外表面中的至少一个光学相互作用的横向折射率变化。

本申请是国际申请号为PCT/GB2016/000005，国际申请日为2016年1月12日，进入国家阶段申请号为201680014713.0，发明名称为“环境隔离的波导显示器”的发明专利申请的分案申请。

优先权声明

本申请要求于2015年1月12日提交的、题为“用于集成在窗口中的光学波导显示器”的序列号为62/125,066的美国临时申请的优先权，该临时申请通过引用以其整体在此并入。

相关申请的交叉引用

下述专利申请通过引用以其整体并入本文：题为“全息照明系统”的第6,115,152号美国专利；题为“用于提供透明显示器的方法和装置”的第US2006/043938号PCT申请；题为“对全息聚合物弥散液晶材料和装置的改进”的第PCT/GB2012/000680号PCT申请；题为“穿戴式数据显示器”的第GB2012/000677号PCT申请；题为“光学显示器”的第8,233,204号美国专利；题为“紧凑型边缘照明眼镜显示器”的第13/317,468号美国专利申请；题为“全息广角显示器”的第13/869,866号美国专利申请；题为“透明波导显示器”的第13/844,456号美国专利申请；题为“使用可切换的布拉格光栅的接触式图像传感器”的第PCT/GB2013/000005号PCT申请；题为“均匀照明用的波导”的第PCT/GB2013/000500号PCT申请；以及题为“激光照明装置”的第8,224,133号美国专利。

技术领域

本发明涉及一种显示器件，更具体地涉及一种全息光波导显示器。

背景技术

光波导器件正被开发用于各种显示应用，例如头戴式显示器(HMD)和平视显示器(HUD)。波导的另一个应用领域是在传感器中，例如：眼动追踪仪，例如Popovich等人的题为“全息波导眼动追踪仪”的第PCT/GB2014/000197号PCT申请中公开的眼动追踪仪；以及指纹传感器，例如Popovich等人的题为“使用可切换的布拉格光栅的接触式图像传感器”的PCT/GB2013/000005中公开的指纹传感器。然而，使用全内反射(TIR)传输图像信息的波导器件存在下述问题：光束传播可能会因外来物质对波导外表面的破坏或污染而受到干扰。对于波导显示器，要求将波导内传播的图像光与外部环境隔离。

发明内容

本发明的第一目的是提供将波导内传播的图像光与外部环境隔离的波导显示器。

在本发明的一个实施方式中实现了本发明的目的，在该实施方式中，提供了一种波导显示器，其包括：输入图像生成器，其提供投影在视场范围内的图像光；波导，其具有第一和第二外表面；以及与波导光学耦合的至少一个光栅，其用于从波导朝向显示器的观看者提取光。

波导在外表面之间具有防止在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。

在一个实施方式中，波导包含GRIN介质，并且光栅靠近其中一个外表面设置。

在一个实施方式中，波导包含GRIN介质，并且光栅设置在GRIN介质内。

在一个实施方式中，波导包含GRIN介质，并且光栅是形成在其中一个外表面上的表面凹凸结构。

在一个实施方式中，波导包括与第二波导部邻接的第一波导部，第一波导部含有GRIN介质，第二波导部以TIR工作并且含有用于从第二波导部朝向显示器的观看者提取光的至少一个光栅。

在一个实施方式中，波导还包括输入光栅。