[发明专利]具有宽视场的波导显示系统

权利要求书

1.一种光学系统，包括：

第一波导，所述第一波导具有第一透射衍射内耦合器(DG1)；和

第二波导，所述第二波导具有第二透射衍射内耦合器(DG2)和反射衍射内耦合器(DG3)；

其中所述第二透射衍射内耦合器(DG2)在输入区域中被布置在所述第一透射衍射内耦合器(DG1)与所述反射衍射内耦合器(DG3)之间。

2.根据权利要求1所述的光学系统，其中：

所述第一波导还包括第一衍射外耦合器(DG6)；并且

所述第二波导还包括第二衍射外耦合器(DG4)和第三衍射外耦合器(DG5)。

3.根据前述权利要求中任一项所述的光学系统，还包括图像生成器，所述图像生成器操作以在所述输入区域处提供图像，其中所述光学系统被配置为在输出瞳孔区域基本上复制所述图像，所述输出瞳孔区域包括所述第一衍射外耦合器(DG6)、所述第二衍射外耦合器(DG4)和所述第三衍射外耦合器(DG5)。

4.根据权利要求3所述的光学系统，其中所述系统被配置为基本上复制跨越至少100°的视场的图像。

5.根据权利要求3或4所述的光学系统，其中所述系统被配置为复制全色图像。

6.根据前述权利要求中任一项所述的光学系统，其中所述第一衍射内耦合器具有第一光栅间距，所述第二衍射内耦合器具有大于所述第一光栅间距的第二光栅间距，并且所述反射衍射内耦合器具有大于所述第二光栅间距的第三光栅间距。

7.根据前述权利要求中任一项所述的光学系统，其中

其中d₁是所述第一透射衍射内耦合器(DG1)的光栅间距，M₁是非零整数，n₂是所述第一波导的折射率，λ是介于450nm与700nm之间的波长，是介于55度与90度之间的角度，并且基本上等于以所述第二波导的临界角衍射的角度，其中所述第二波导的所述临界角是arcsin(1/n₃)，其中n₃是所述第一波导的折射率。

8.根据前述权利要求中任一项所述的光学系统，其中

其中d₂是所述第二透射衍射内耦合器(DG2)的光栅间距，M₂是非零整数，n₃是所述第二波导的折射率，λ是介于450nm与700nm之间的波长，是介于55度与90度之间的角度，并且是法向入射的±5度内的角度。

9.根据前述权利要求中任一项所述的光学系统，其中所述系统被配置为：(i)将具有第一入射角的至少一些入射光耦合成在所述第一波导和所述第二波导中的至少一者中以第一方向行进，以及(ii)将具有与所述第一入射角基本上相反的第二入射角的至少一些入射光耦合成在所述第一波导和所述第二波导中的至少一者中以与所述第一方向基本上相反的第二方向行进。

10.根据前述权利要求中任一项所述的光学系统，其中：

所述第一透射衍射内耦合器的第一光栅间距(d₁)介于420nm与520nm之间；

所述第二透射衍射内耦合器的第二光栅间距(d₂)介于600nm与700nm之间；并且

所述反射衍射内耦合器的第三光栅间距(d₃)介于720nm与820nm之间。

11.根据前述权利要求中任一项所述的光学系统，其中：

所述第一透射衍射内耦合器的第一光栅间距(d₁)介于460nm与480nm之间；

所述第二透射衍射内耦合器的第二光栅间距(d₂)介于640nm与660nm之间；并且

所述反射衍射内耦合器的第三光栅间距(d₃)介于760nm与780nm之间。