[發明專利]多層波導顯示元件

有效

• 申請號: 201880081674.5
• 申請日: 2018-12-20
• 公開（公告）號: CN111492273B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 卡西米爾·布盧姆斯泰特
• 申請（專利權）人: 迪斯帕列斯有限公司
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18;G02B27/42;G02B27/01
• 代理公司: 成都超凡明遠知識產權代理有限公司 51258
• 代理人: 王暉;吳莎

本發明涉及一種波導顯示元件，用于將圖像從該元件的第一橫向區域引導到該元件的第二橫向區域，該元件包括多個彼此疊置的波導層(40A?E)。該元件還包括布置在所述波導層中的兩個波導層之間的至少一個中間衍射光學元件(44AB、44BC、44AD、44DE)。中間衍射光學元件(44AB、44BC、44AD、44DE)適于改變傳播的光功率在層之間的分布。本發明還涉及包括這種元件的衍射顯示設備。

技術領域

本發明涉及衍射波導顯示元件，其可以用在個人顯示設備諸如頭戴式顯示器(HMD)和平視式顯示器(HUD)中。

背景技術

衍射波導元件通常包括單個波導層或多個堆疊層。在若干層的情況下，待顯示的圖像的視場中的不同顏色或不同部分可以被引導到不同層中。在該情況下，每個層包括用于將圖像的一部分耦合到層的單獨的耦入光柵，以及用于將圖像的一部分耦合到元件之外的單獨的耦出光柵。

US2017131546A1、D2_EP2733517A1和CN106526730A公開了可以具有多層的波導。

考慮到人們可以做出的設計選擇，所公開的方案是相對有限的。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的限制并且提供了給出新的設計自由的波導。

本發明是以提供多層波導為基礎的，在該多層波導中，在層之間存在一個或多個光柵或其他的衍射光學元件，以用于在光于波導中傳播的同時使光功率在層之間重新分布。因此，沿著光的傳播路徑，在一個橫向點處的層之間的光功率的比與另一橫向點處的層之間的光功率的比不同。這與其中在同一層中一旦光耦入直到光從該層耦出都保持不變的現有方案相反。

特別地，本發明由獨立權利要求中所陳述的內容表征。

因此，根據一個方面，本發明提供了用于將圖像從元件的第一橫向區域引導到元件的第二橫向區域的波導顯示元件，該元件包括多個彼此疊置(on?top?of?each?other，一個疊一個、一層壓一層)的波導層。元件還包括布置在所述波導層中的兩個波導層之間的至少一個中間衍射光學元件。中間衍射光學元件適于改變傳播的光功率在層之間的分布。

本發明給出了顯著的益處。最為重要的，本發明提供了新的設計自由。一經耦合以在一個層中傳播的光直到被耦出都不必須停留在該層，而是可以移動到相鄰層一次或多次。這允許完全實現新的顯示產品。

通過將功率從下面的層選擇性地傳輸到耦出層，人們可以控制耦出光在空間上的量。因此，可以通過一個或多個中間DOE代替耦出光柵的直接調制來實施耦出調制。

在階梯狀輪廓的波導的情況下，中間DOE可以用于使光“攀爬”階梯。在階梯之間，更多的層可以用于光傳播和/或耦入/耦出，并且在不連續的階梯區，光被聚集(pack，打包、縮整)到較少數量的層或僅一個層。可替代地，或者除此以外，在階梯的位置處可以準確地進行從一個層到另一層的目標過渡。階梯狀輪廓是有益的，例如當實施具有明確的聚焦平面的波導時。

在耦入中，本發明可以用于幫助激光束的倍增，以便在耦出時提供較密集的光束場，以用于防止用戶看到圖像分條(striping，條帶化)。

還存在其他用于本發明的使用情況。本發明可以用在窄波長波導諸如激光照射波導中，但也能夠應用于寬帶應用中。

應該注意的是，本發明涉及改變傳播的光的功率分布。也就是說，例如耦合到波導之外的且穿過中間層而未在其中傳播的——或者其不意在在中間層中傳播達顯著程度的——光并不是本發明的焦點，且在呈現方面不會改變功率分布。

從屬權利要求針對于本發明選擇性的實施方式。