[发明专利]包括衍射光学透镜元件的多图像显示设备

权利要求书

1.一种多图像显示设备，包括：

单个衍射光学透镜元件，其具有基于入射光的波长和偏振状态而变化的焦距；

图像形成装置，其被配置为形成包括红色图像、绿色图像和蓝色图像的第一图像；和

光学系统，其被配置为：

将所述第一图像和第二图像传输到所述衍射光学透镜元件，所述第二图像沿着与所述第一图像被传输所沿着的第一光学路径不同的第二光学路径传输，以及

通过提供用于所述红色图像、所述绿色图像和所述蓝色图像的不同的光学路径长度来抵消所述衍射光学透镜元件的色差，

其中所述光学系统包括色分离元件以将所述第一图像分成所述红色图像、所述绿色图像和所述蓝色图像并沿着所述第一图像的所述第一光学路径将所述红色图像聚焦在相对于所述衍射光学透镜元件的第一位置处、将所述绿色图像聚焦在比所述第一位置更远离所述衍射光学透镜元件的第二位置处并且将所述蓝色图像聚焦在比所述第二位置更远离所述衍射光学透镜元件的第三位置处，

其中所述衍射光学透镜元件具有相对于所述红色图像的第一焦距、相对于所述绿色图像的大于所述第一焦距的第二焦距以及相对于所述蓝色图像的大于第二焦距的第三焦距，

其中所述第一图像处于第一偏振状态并且所述第二图像处于不同于所述第一偏振状态的第二偏振状态，使得所述衍射光学透镜元件相对于所述第一图像配置为凸透镜以增大视角并相对于所述第二图像配置为平板，

其中所述衍射光学透镜元件被配置为将所述红色图像、所述绿色图像和所述蓝色图像聚焦在同一平面上，以及

其中所述多图像显示设备被配置用来提供对于所述第一图像的等于或大于60°的视角。

2.根据权利要求1所述的多图像显示设备，其中，所述光学系统被进一步配置为使所述第一图像和所述第二图像偏振，使得入射在所述衍射光学透镜元件上的所述第一图像处于所述第一偏振状态，并且入射在所述衍射光学透镜元件上的所述第二图像处于所述第二偏振状态。

3.根据权利要求1所述的多图像显示设备，其中，所述红色图像具有第一光学路径长度，所述绿色图像具有大于所述第一光学路径长度的第二光学路径长度，并且所述蓝色图像具有大于所述第二光学路径长度的第三光学路径长度。

4.根据权利要求1所述的多图像显示设备，其中，所述光学系统包括：

第一分束器，其被配置为基于入射光的偏振状态透射或反射入射光；

面对所述第一分束器的第一表面的分色镜堆叠；

透镜，其面对所述第一分束器的第二表面，并且被配置为将从所述分色镜堆叠反射的所述红色图像、所述绿色图像和所述蓝色图像聚焦在沿着所述第一图像的第一光学路径的不同位置处；和

第二分束器，其被配置为将所述第一图像反射到所述衍射光学透镜元件并且将所述第二图像透射到所述衍射光学透镜元件。

5.根据权利要求4所述的多图像显示设备，其中，所述图像形成装置包括：

面对所述第一分束器的第三表面的光源，所述第三表面与所述第一分束器的第二表面相对；和

面对所述第一分束器的第四表面的空间光调制器，所述第四表面与所述第一分束器的第一表面相对。

6.根据权利要求4所述的多图像显示设备，其中，所述分色镜堆叠包括：

第一分色镜，其被设置在第一分束器的第一表面上，被配置为反射所述红色图像并透射所述绿色图像和所述蓝色图像；

第二分色镜，其被设置在所述第一分色镜上，被配置为反射所述绿色图像并透射所述蓝色图像；和

第三分色镜，其被设置在所述第二分色镜上，被配置为反射所述蓝色图像，

其中，所述第一分色镜至所述第三分色镜在远离第一分束器的第一表面的方向上依次设置。

7.根据权利要求4所述的多图像显示设备，其中，所述光学系统还包括在所述第一分束器和所述分色镜堆叠之间的四分之一波片。

8.根据权利要求4所述的多图像显示设备，其中，所述光学系统还包括在所述第二分束器和所述衍射光学透镜元件之间的四分之一波片。