用于提供扩展视场的光学系统和方法与流程

技术特征：
1.一种设备，所述设备包括：波导；以及多个光栅组，所述多个光栅组与所述波导耦接，并且所述多个光栅组被配置成在多个时间段期间将多个输入图像光耦入到所述波导中并且从所述波导耦出作为多个输出图像光，其中，所述多个输入图像光具有基本上相同的输入视场(“fov”)，所述输入fov具有基本上相同的对称轴线，并且其中，所述多个输出图像光的组合输出fov大于所述输入fov。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述输入fov的对称轴线与所述波导的表面法线基本平行。3.根据权利要求1所述的设备，其中，在所述多个光栅组中的至少一个光栅组中，与多个光栅相关联的多个光栅矢量的多个平面内投影的矢量和为非零矢量；优选地，其中，所述多个光栅组中的所述至少一个光栅组包括耦入光栅和耦出光栅，并且所述耦入光栅或所述耦出光栅中的至少一者是可直接切换的光栅或可间接切换的光栅。4.根据权利要求1所述的设备，所述设备还包括光源组件，所述光源组件包括：显示元件，所述显示元件被配置成在所述多个时间段期间基于虚拟图像的多个图像部分来生成多个光，其中，所述多个图像部分具有基本上相同的图像部分大小，并且所述多个光中的每一个光由所述显示元件的全发光区域生成；以及透镜，所述透镜被配置成将从所述显示元件输出的所述多个光转换为所述多个输入图像光，所述多个输入图像光表示所述多个图像部分并且具有所述输入fov。5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述组合输出fov的角度大小是所述输入fov的角度大小的倍数，所述倍数对应于所述虚拟图像的所述多个图像部分的数量，并且所述倍数至少为2，所述组合fov是与所述多个输出图像光相对应的多个单独输出fov的组合，并且所述多个单独输出fov中的至少一个单独输出fov相对于所述输入fov旋转。6.根据权利要求4所述的设备，其中，所述显示元件的全发光区域的大小基本上等于所述显示元件中所包括的显示面板的大小，或者所述显示元件的全发光区域的大小由所述显示元件中所包括的扫描器的扫描范围确定。7.根据权利要求4所述的设备，其中，所述多个光栅组包括多个耦出光栅和至少一个耦入光栅，并且所述设备还包括控制器，所述控制器被配置成：在所述多个时间段中的每个时间段期间，控制所述光源组件生成所述多个输入图像光中的表示所述多个图像部分中的一个图像部分的一个输入图像光，控制所述多个耦出光栅中的一个耦出光栅在衍射状态下运行以将所述多个输入图像光中的所述一个输入图像光从所述波导耦出作为所述多个输出图像光中的一个输出图像光，并且控制所述多个耦出光栅中的其余的一个或多个耦出光栅在非衍
射状态下运行。8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述控制器被配置成：在第一时间段期间，控制所述光源组件生成第一输入图像光，控制第一耦出光栅在所述衍射状态下运行以将所述第一输入图像光从所述波导耦出作为具有第一输出fov的第一输出图像光，并且控制第二耦出光栅在非衍射状态下运行，其中，所述第一输出fov的对称轴线与所述波导的表面法线形成正角度；以及在第二时间段期间，控制所述光源组件生成第二输入图像光，控制所述第二耦出光栅在所述衍射状态下运行以将所述第二输入图像光从所述波导耦出作为具有第二输出fov的第二输出图像光，并且控制所述第一耦出光栅在所述非衍射状态下运行，其中，所述第二输出fov的对称轴线与所述波导的表面法线形成负角度。9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述第一耦出光栅或所述第二耦出光栅中的至少一者是可直接切换的光栅，所述设备还包括电源，所述电源被配置成向所述可直接切换的光栅提供电场，并且所述控制器被配置成控制所述电源以控制所述可直接切换的光栅在所述衍射状态或所述非衍射状态下运行。10.根据权利要求8所述的设备，其中，所述第一耦出光栅或所述第二耦出光栅中的至少一者是可间接切换的光栅，所述设备还包括偏振开关和电源，所述偏振开关与所述可间接切换的光栅光学耦合，所述电源与所述偏振开关电耦接，并且所述控制器被配置成控制所述电源来控制所述偏振开关，从而控制所述可间接切换的光栅在所述衍射状态或所述非衍射状态下运行。11.根据权利要求8所述的设备，其中，所述第一耦出光栅是可直接切换的光栅，所述第二耦出光栅是可间接切换的光栅。12.根据权利要求4所述的设备，其中，所述多个光栅组包括至少一个耦入光栅、第一耦出光栅、第二耦出光栅和第三耦出光栅，并且所述设备还包括控制器，所述控制器被配置成：在第一时间段期间，控制所述光源组件生成表示第一图像部分的第一输入图像光，控制所述第一耦出光栅在所述衍射状态下运行以将所述第一输入图像光从所述波导耦出作为具有第一输出fov的第一输出图像光，并且控制所述第二耦出光栅和所述第三耦出光栅在非衍射状态下运行，所述第一输出fov的第一对称轴线与所述波导的表面法线形成正角度，在第二时间段期间，控制所述光源组件生成表示第二图像部分的第二输入图像光，控制所述第二耦出光栅在所述衍射状态下运行以将所述第二输入图像光从所述波导耦出作为具有第二输出fov的第二输出图像光，并且控制所述第一耦出光栅和所述第三耦出光栅在所述非衍射状态下运行，所述第二输出fov的第二对称轴线与所述表面法线基本平行，以及在第三时间段期间，控制所述光源组件生成表示第三图像部分的第三输入图像光，控制所述第三耦出光栅在所述衍射状态下运行以将所述第三输入图像光从所述波导耦出作
为具有第三输出fov的第三输出图像光，并且控制所述第一耦出光栅和所述第二耦出光栅在所述非衍射状态下运行，所述第三输出fov的第三对称轴线相对于所述表面法线形成负角度。13.根据权利要求4所述的设备，其中，所述波导包括多个波导，所述多个光栅组包括多个耦出光栅和至少一个耦入光栅，并且所述设备还包括控制器，所述控制器被配置成：在第一时间段期间，控制所述光源组件生成表示第一图像部分的第一输入图像光，控制第一耦出光栅将所述第一输入图像光从第一波导耦出作为具有第一输出fov的第一输出图像光，所述第一输出fov的第一对称轴线与所述第一波导的表面法线形成正角度，在第二时间段期间，控制所述光源组件生成表示第二图像部分的第二输入图像光，控制所述第二耦出光栅将所述第二输入图像光从第二波导耦出作为具有第二输出fov的第二输出图像光，所述第二输出fov的第二对称轴线与所述第二波导的表面法线基本平行，以及在第三时间段期间，控制所述光源组件生成表示第三图像部分的第三输入图像光，控制所述第三耦出光栅将所述第三输入图像光从第三波导耦出作为具有第三输出fov的第三输出图像光，所述第三输出fov的第三对称轴线相对于所述第三波导的表面法线形成负角度。14.根据权利要求4所述的设备，其中，所述波导包括多个波导，所述多个光栅组包括多个耦出光栅和至少一个耦入光栅，并且所述设备还包括控制器，所述控制器被配置成：在多个第一时间段期间，控制所述光源组件生成以第一颜色表示所述虚拟图像的多个第一图像部分的多个第一输入图像光，并且控制第一耦出光栅将所述多个第一输入图像光从第一波导耦出作为具有所述组合输出fov的多个第一输出图像光，在多个第二时间段期间，控制所述光源组件生成以第二颜色表示所述虚拟图像的多个第二图像部分的多个第二输入图像光，并且控制第二耦出光栅将所述多个第二输入图像光从第二波导耦出作为具有所述组合输出fov的多个第二输出图像光，以及在多个第三时间段期间，控制所述光源组件生成以第三颜色表示所述虚拟图像的多个第三图像部分的多个第三输入图像光，并且控制第三耦出光栅将所述多个第三输入图像光从第三波导耦出作为具有所述组合输出fov的多个第三输出图像光。15.根据权利要求4所述的设备，其中，所述多个光栅组包括多个耦出元件和至少一个耦入光栅，并且所述设备还包括控制器，所述控制器被配置成：在多个第一时间段期间，控制所述光源组件生成以第一颜色表示所述虚拟图像的多个第一图像部分的多个第一输入图像光，并且控制第一耦出光栅将所述多个第一输入图像光从所述波导耦出作为具有所述组合输出fov的多个第一输出图像光，在多个第二时间段期间，控制所述光源组件生成以第二颜色表示所述虚拟图像的多个第二图像部分的多个第二输入图像光，并且控制第二耦出光栅将所述多个第二输入图像光从所述波导耦出作为具有所述组合输出fov的多个第二输出图像光，以及
在多个第三时间段期间，控制所述光源组件生成以第三颜色表示所述虚拟图像的多个第三图像部分的多个第三输入图像光，并且控制第三耦出光栅将所述多个第三输入图像光从所述波导耦出作为具有所述组合输出fov的多个第三输出图像光。16.一种方法，所述方法包括：通过光源组件在多个时间段期间生成表示虚拟图像的多个图像部分的多个输入图像光，所述多个输入图像光具有基本上相同的输入视场(“fov”)，所述输入fov具有基本上相同的对称轴线；以及在所述多个时间段期间，通过多个光栅组将所述多个输入图像光耦入到波导中并且从所述波导耦出作为多个输出图像光，其中，所述多个输出图像光的组合输出fov大于所述输入fov。17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述输入fov的对称轴线与所述波导的表面法线基本平行；优选地，其中，在所述多个光栅组中的至少一个光栅组中，与多个光栅相关联的多个光栅矢量的多个平面内投影的矢量和为非零矢量。18.根据权利要求16所述的方法，其中，通过所述光源组件顺序地生成表示所述虚拟图像的所述多个图像部分的所述多个输入图像光包括：通过显示元件在所述多个时间段期间基于所述虚拟图像的所述多个图像部分生成多个光，所述多个图像部分具有基本上相同的图像部分大小，并且所述多个光中的每一个光由所述显示元件的全发光区域生成；以及通过透镜将从所述显示元件输出的所述多个光转换为所述多个输入图像光，所述多个输入图像光表示所述多个图像部分并具有所述输入fov。

技术总结
一种设备，该设备包括波导。该设备还包括多个光栅组，该多个光栅组与波导耦接，并且被配置成在多个时间段期间将多个输入图像光耦入到波导中并将输入图像光从波导耦出作为多个输出图像光。多个输入图像光具有基本上相同的输入视场(“FOV”)，该输入视场具有基本上相同的对称轴线。多个输出图像光的组合输出FOV大于输入FOV。大于输入FOV。大于输入FOV。


技术研发人员：奥列格
受保护的技术使用者：元平台技术有限公司
技术研发日：2021.12.16
技术公布日：2023/10/25