[发明专利]显示元件、个人显示装置、用于在个人显示器上显示图像的方法及用途

权利要求书

1.一种用于个人显示器的显示元件，所述显示元件包括：

通过全内反射来引导光的光导，

衍射式输入耦合光栅，和

衍射式输出耦合光栅，

其中，所述输入耦合光栅适于将引导到其上的光耦合到光导，以允许光传播到所述输出耦合光栅，其中所述输入耦合光栅适于将光作为至少两个衍射波前耦合至所述光导，所述显示元件还包括至少两个不同的出射光瞳扩展光栅，其适于将所述波前分别沿着不同的路径引导到所述输出耦合光栅，其中，所述输入耦合光栅适于通过将光分别衍射到第一正透射级和第一负透射级或者第一正反射级和第一负反射级而将所述至少两个衍射波前耦合到所述光导，其特征在于，

每个波前适于均承载指向输入耦合光栅的总图像的部分图像，以增加能在输出耦合光栅上传播的最大视场，

所述输入耦合光栅、出射光瞳扩展光栅和输出耦合光栅的一个或多个光栅矢量被选择为使得当所述波前通过所述输出耦合光栅而从所述光导输出耦合时，所述波前具有与入射在所述输入耦合光栅上的相同的正交波矢量分量。

2.根据权利要求1所述的显示元件，其特征在于，所述显示元件包括两个不同的出射光瞳扩展光栅，它们基本上横向地位于所述输入耦合光栅的相对的两侧。

3.根据权利要求1或2所述的显示元件，其特征在于，所述输出耦合光栅相对于所述出射光瞳扩展光栅对称地定位。

4.根据前述权利要求1或2所述的显示元件，其特征在于，所述出射光瞳扩展光栅相对于所述输入耦合光栅对称地布置为扇形区域。

5.根据前述权利要求1或2所述的显示元件，其特征在于，所述输入耦合光栅包括双周期性光栅。

6.根据权利要求5所述的显示元件，其特征在于，所述输入耦合光栅在两个正交的横向方向上是周期性的，使得其在第一正交方向上将光主要输入耦合到第一正级和第一负级，并在另一正交方向上将光主要输入耦合到第一正级或第一负级。

7.根据权利要求1或2所述的显示元件，其特征在于，所述输入耦合光栅包括单周期光栅。

8.根据前述权利要求1或2所述的显示元件，其中，所述输入耦合光栅的光栅矢量适于将具有方向单位矢量和负θ_x的波引导到第一出射光瞳扩展光栅，将正θ_x的波引导到第二出射光瞳扩展光栅。

9.根据前述权利要求1或2所述的显示元件，其特征在于，所述输入耦合光栅包括相对于彼此横向布置的至少两个部分，所述至少两个部分具有用于执行所述耦合的不同的光栅线取向和/或轮廓。

10.根据前述权利要求1或2所述的显示元件，其特征在于，每个所述波前均适于承载指向所述输入耦合光栅的总图像的部分图像，以增加能在所述输出耦合光栅上传播的最大视场。

11.根据前述权利要求1或2所述的显示元件，其特征在于，所述出射光瞳扩展光栅和/或所述输出耦合光栅包括布置在所述光导的一侧的第一光栅部分和布置在所述光导的相对侧的第二光栅部分，所述第一光栅部分和所述第二光栅部分彼此对齐。

12.根据前述权利要求1或2所述的显示元件，其特征在于，所述输入耦合光栅仅布置在所述光导的一侧。

13.根据前述权利要求1或2所述的显示元件，其特征在于，所述显示元件是增强现实型眼镜元件。

14.一种个人显示装置，包括：

用于投射图像的图像源，

根据前述权利要求1到13中任一项所述的至少一个所述显示元件，用于在所述输出耦合光栅上显示投射到所述输入耦合光栅上的图像。