[发明专利]显示彩色图像的光学扩瞳装置

权利要求书

1.一种显示彩色图像的光学扩瞳装置，其特征在于，

包括波导板，所述波导板包含：

入瞳单元，所述入瞳单元设有第一光栅以及第二光栅，所述第一光栅的周期与所述第二光栅的周期不同，所述入瞳单元的第一光栅用于衍射输入光束以形成第一传导光沿着第一方向传播，所述入瞳单元的第二光栅用于衍射输入光束以形成第二传导光沿着第二方向传播；

第一扩瞳单元，用于衍射所述第一传导光以形成第三传导光；

第二扩瞳单元，用于衍射所述第二传导光以形成第四传导光；

出瞳单元，用于衍射第三传导光以形成第一输出光，并衍射第四传导光以形成第二输出光，第一输出光与第二输出光的叠加得到输出光束；

第一光谱滤光装置，所述第一光谱滤光装置设于所述第一扩瞳单元以及所述出瞳单元之间，用于光隔离所述第二传导光中的红光从所述第一扩瞳单元耦合到所述出瞳单元；

第二光谱滤光装置，所述第二光谱滤光装置设于所述第二扩瞳单元以及所述出瞳单元之间，用于光隔离所述第一传导光中的蓝光从所述第二扩瞳单元耦合到所述出瞳单元；

其中，第一光谱滤光装置具有一个光谱透射率方程T_FA(λ)，光谱透射率方程T_FA(λ)具有一个临界波长λ_CUT，A，允许那些波长小于临界波长λ_CUT，A的光谱成分传播到出瞳单元，以此实现蓝光和绿光通过第一路径，红光通过第二路径；

第二光谱滤光装置具有一个光谱透射率方程T_FB(λ)，光谱透射率方程T_FB(λ)具有一个临界波长λ_CUT，B，允许那些波长小于临界波长λ_CUT，B的光谱成分传播到出瞳单元，以此实现蓝光通过第一路径，红光和绿光通过第二路径；

扩瞳装置包括光谱滤光片区域设置在扩瞳单元的下侧，以为在波矢空间中提供抑制区域ZONE2，实现在波矢空间的滤波；

入瞳单元包括两个线性光栅，第一线性光栅具有第一周期，第二线性光栅第二周期，第一周期与第二周期不相同；

波导板还包含至少一光学隔离单元，用于光隔离所述第一扩瞳单元和所述第二扩瞳单元之间的直接光学耦合；

所述光学隔离单元包括第一光谱滤光区域以及第二光谱滤光区域；

所述第一光谱滤光区域设于所述入瞳单元以及所述第一扩瞳单元之间，用于光隔离所述第二传导光中的红光通过所述第一扩瞳单元从所述入瞳单元耦合到所述出瞳单元；

所述第二光谱滤光区域设于所述入瞳单元以及所述第二扩瞳单元之间，用于光隔离所述第一传导光中的蓝光通过所述第二扩瞳单元从所述入瞳单元耦合到所述出瞳单元；

光学隔离单元还设有一光隔离器，其中光隔离器通过在波导板的表面上沉积黑色吸收材料，或/和通过将黑色吸收材料添加到波导板的区域中，所述光隔离器的材料与所述第一光谱滤光区域的材料不同，所述光隔离器为棱形，所述光隔离器位于所述第一光谱滤光区域与所述第二光谱滤光区域之间。

2.根据权利要求1所述的显示彩色图像的光学扩瞳装置，其特征在于，

所述光隔离器的第一侧与所述第一光谱滤光区域连接，第二侧与所述第一光谱滤光装置连接，第三侧与第二光谱滤光装置连接，第四侧与所述第二光谱滤光区域连接。

3.根据权利要求1所述的显示彩色图像的光学扩瞳装置，其特征在于，

所述第一传导光在第一方向上传播，所述第二传导光在第二方向上传播；所述第一方向与第二方向之间形成的一夹角，夹角的角度范围在60°至120°之间。

4.根据权利要求3所述的显示彩色图像的光学扩瞳装置，其特征在于，

所述第三传导光的横向尺寸大于输入光束的相应横向尺寸，所述第三传导光沿着第三方向传播，第三方向与第二方向平行，所述第四传导光的横向尺寸大于输入光束的相应横向尺寸，所述第四传导光沿着第四方向传播，第四方向与第一方向平行。

5.根据权利要求4所述的显示彩色图像的光学扩瞳装置，其特征在于，

所述第一扩瞳单元设有第三光栅，所述第二扩瞳单元设有第四光栅，所述第三光栅的周期与所述第四光栅的周期不同。