【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光学显示，具体涉及一种中继式光学扩瞳装置。
技术介绍
1、如图1所示，现有技术的衍射波导布局中，方案一包含三个衍射元件，即耦入光栅110、第一扩展光栅120和耦出光栅130。其中，入射光束由耦入光栅110衍射进入波导板中成为第一传导光11。第一扩展光栅120用于将第一传导光11沿一个方向扩展产生第二传导光21。第二传导光21传输到耦出光栅130后，被衍射耦出波导装置。由于衍射波导布局中的扩展光栅的区域面积取决于入射光束的视场角(fov)，使得现有技术的衍射波导布局需要较大面积的第一扩展光栅120才可以满足较大视场角度fov的入射光束在波导板内的有效传播。
2、此外，在一些现有技术中，如方案二中，为了实现大视场内的颜色均匀性，通常采用滤波方法使不同波长的光在波导板中以不同路径传播。图9描述了一种现有技术的滤波布局方案，包括耦入光栅110、第十扩展光栅521、第十一扩展光栅522和耦出光栅130，其中，耦入光栅110为二维光栅，具有第一周期p1和第二周期p2，周期表示为(p1,p2)，第十扩展光栅521、第十一扩展光栅522为一维光栅，耦出光栅130为二维光栅，同样具有第一周期p1和第二周期p2，周期表示为(p1,p2)。入射光束进入耦入光栅110后被按波长分成两束光，用红(r)，绿(g)，蓝(b)三色光举例，耦入光栅110的p1周期将红(r)光衍射产生第十三传导光11a，第十三传导光11a在第十扩展光栅521中被其r0级次扩展、r-1级次衍射后产生第十五传导光29；第十五传导光29经耦出光栅130的p1周
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对上述问题，提出一种中继式光学扩瞳装置，大大压缩波导板面积从而减小装置整体体积，并减少光线串扰提高成像质量。
2、为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：
3、本专利技术提出的一种中继式光学扩瞳装置，包括波导板、耦入光栅、扩展单元和耦出光栅，其中：
4、耦入光栅，用于衍射入射光束形成至少一种第一阶段传导光；
5、扩展单元，与第一阶段传导光的种类数量相等且一一对应，各扩展单元具有数量相等或不等的多个扩展光栅，每个扩展单元中的全部扩展光栅具有不同的周期和光栅方向，并执行如下操作：
6、第一个扩展光栅，用于衍射对应的第一阶段传导光形成至少一种第二阶段传导光；
7、第n个扩展光栅，用于衍射和/或扩展第n阶段传导光形成至少一种第n+1阶段传导光，2≤n≤n，n为对应扩展单元中的扩展光栅数量；
8、第一个扩展光栅衍射形成的第二阶段传导光与第n个扩展光栅衍射形成的第n+1阶段传导光相互平行并传输至耦出光栅，且其余各扩展光栅衍射形成的平行于第二阶段传导光或第n+1阶段传导光的对应阶段传导光也传输至耦出光栅；
9、耦出光栅，与耦入光栅具有相同维度，用于将传输进入的各阶段传导光衍射形成输出光束；
10、耦入光栅、扩展单元和耦出光栅的光栅矢量和等于0。
11、优选地，耦入光栅为一维光栅，且第一阶段传导光为一种，记为第一传导光，扩展单元为一个。
12、优选地，扩展单元包括三个扩展光栅，分别记为第二扩展光栅、第三扩展光栅和第四扩展光栅，且均为一维光栅，第二扩展光栅用于衍射第一传导光形成第三传导光，第三扩展光栅用于衍射经第二扩展光栅扩展后的第一传导光形成第四传导光，第四扩展光栅用于衍射第四传导光形成第五传导光，耦出光栅用于衍射第三传导光和第五传导光形成输出光束。
13、优选地，扩展单元包括三个扩展光栅，分别记为第五扩展光栅、第六扩展光栅和第七扩展光栅，第五扩展光栅和第七扩展光栅均为一维光栅，第六扩展光栅为二维光栅，且第六扩展光栅的其一方向的周期与第五扩展光栅的周期相同，第五扩展光栅用于衍射第一传导光形成第七传导光，第六扩展光栅的其一方向的周期用于将经第五扩展光栅扩展后的第一传导光衍射形成第八传导光，另一方向的周期用于将经第五扩展光栅扩展后的第一传导光再次扩展形成第六传导光，第七扩展光栅用于衍射第六传导光形成第九传导光，耦出光栅用于衍射第七传导光、第八传导光和第九传导光形成输出光束。
14、优选地，扩展单元包括两个扩展光栅，分别记为第八扩展光栅和第九扩展光栅，第八扩展光栅为二维光栅，第九扩展光栅为一维光栅，第八扩展光栅的其一方向的周期用于将第一传导光衍射形成第十一传导光，另一方向的周期用于将经第八扩展光栅扩展后的第一传导光衍射形成第十传导光，第九扩展光栅用于衍射第十传导光形成第十二传导光，耦出光栅用于衍射第十一传导光和第十二传导光形成输出光束。
15、优选地，耦入光栅为二维光栅，且第一阶段传导光为两种，分别记为第十三传导光和第十四传导光，扩展单元为两个，分别记为第一扩展单元和第二扩展单元。
16、优选地，第一扩展单元包括两个扩展光栅，分别记为第十二扩展光栅和第十三扩展光栅，第二扩展单元包括两个扩展光栅，分别记为第十四扩展光栅和第十五扩展光栅，第十二扩展光栅和第十四扩展光栅均为二维光栅，第十三扩展光栅和第十五扩展光栅均为一维光栅，第十二扩展光栅的其一方向的周期用于将第十三传导光衍射形成第十七传导光，另一方向的周期用于将经第十三扩展光栅扩展后的第十三传导光衍射形成第二十一传导光，第十三扩展光栅用于衍射第二十一传导光形成第十八传导光，第十四扩展光栅的其一方向的周期用于将第十四传导光衍射形成第十九传导光，另一方向的周期用于将经第十四扩展光栅扩展后的第十四传导光衍射形成第二十二传导光，第十五扩展光栅用于衍射第二十二传导光形成第二十传导光，耦出光栅用于衍射第十七传导光、第十八传导光、第十九传导光和第二十传导光形成输出光束。
17、优选地，耦入光栅、扩展光栅和耦出光栅为表面浮雕光栅或体全息光栅。
18、优选地，耦入光栅、扩展光栅和耦出光栅的光栅矢量方向通过对应的所用衍射级次调整，即调整后的光栅矢量方向为初始光栅矢量方向与对应的所用衍射级次的乘积。
19、优选地，耦入光栅利用t+1级次衍射入射光束，耦出光栅利用t-1级次衍射形成输出光束。
20、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
21、本专利技术通过引入中继扩展光栅区域，使传导光路径发生转折，在保证较大视场角度(fov)的入射光可在波导板内有效传播的前提下，可以缩小扩展光栅的面积，避免光栅区域间的重叠，极大地压缩了波导板的面积从而减小装置整体体积，并减少光线串扰提高波导装置的成像质量。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种中继式光学扩瞳装置，包括波导板，其特征在于：所述中继式光学扩瞳装置还包括耦入光栅、扩展单元和耦出光栅，其中：
2.如权利要求1所述的中继式光学扩瞳装置，其特征在于：所述耦入光栅为一维光栅，且所述第一阶段传导光为一种，记为第一传导光，所述扩展单元为一个。
3.如权利要求2所述的中继式光学扩瞳装置，其特征在于：所述扩展单元包括三个扩展光栅，分别记为第二扩展光栅、第三扩展光栅和第四扩展光栅，且均为一维光栅，所述第二扩展光栅用于衍射所述第一传导光形成第三传导光，所述第三扩展光栅用于衍射经所述第二扩展光栅扩展后的第一传导光形成第四传导光，所述第四扩展光栅用于衍射所述第四传导光形成第五传导光，所述耦出光栅用于衍射所述第三传导光和第五传导光形成输出光束。
4.如权利要求2所述的中继式光学扩瞳装置，其特征在于：所述扩展单元包括三个扩展光栅，分别记为第五扩展光栅、第六扩展光栅和第七扩展光栅，所述第五扩展光栅和第七扩展光栅均为一维光栅，所述第六扩展光栅为二维光栅，且所述第六扩展光栅的其一方向的周期与所述第五扩展光栅的周期相同，所述第五扩展光栅用于衍射所述第
5.如权利要求2所述的中继式光学扩瞳装置，其特征在于：所述扩展单元包括两个扩展光栅，分别记为第八扩展光栅和第九扩展光栅，所述第八扩展光栅为二维光栅，所述第九扩展光栅为一维光栅，所述第八扩展光栅的其一方向的周期用于将所述第一传导光衍射形成第十一传导光，另一方向的周期用于将经所述第八扩展光栅扩展后的第一传导光衍射形成第十传导光，所述第九扩展光栅用于衍射所述第十传导光形成第十二传导光，所述耦出光栅用于衍射所述第十一传导光和第十二传导光形成输出光束。
6.如权利要求1所述的中继式光学扩瞳装置，其特征在于：所述耦入光栅为二维光栅，且所述第一阶段传导光为两种，分别记为第十三传导光和第十四传导光，所述扩展单元为两个，分别记为第一扩展单元和第二扩展单元。
7.如权利要求6所述的中继式光学扩瞳装置，其特征在于：所述第一扩展单元包括两个扩展光栅，分别记为第十二扩展光栅和第十三扩展光栅，所述第二扩展单元包括两个扩展光栅，分别记为第十四扩展光栅和第十五扩展光栅，所述第十二扩展光栅和第十四扩展光栅均为二维光栅，所述第十三扩展光栅和第十五扩展光栅均为一维光栅，所述第十二扩展光栅的其一方向的周期用于将所述第十三传导光衍射形成第十七传导光，另一方向的周期用于将经所述第十三扩展光栅扩展后的第十三传导光衍射形成第二十一传导光，所述第十三扩展光栅用于衍射所述第二十一传导光形成第十八传导光，所述第十四扩展光栅的其一方向的周期用于将所述第十四传导光衍射形成第十九传导光，另一方向的周期用于将经所述第十四扩展光栅扩展后的第十四传导光衍射形成第二十二传导光，所述第十五扩展光栅用于衍射所述第二十二传导光形成第二十传导光，所述耦出光栅用于衍射所述第十七传导光、第十八传导光、第十九传导光和第二十传导光形成输出光束。
8.如权利要求1所述的中继式光学扩瞳装置，其特征在于：所述耦入光栅、扩展光栅和耦出光栅为表面浮雕光栅或体全息光栅。
9.如权利要求1所述的中继式光学扩瞳装置，其特征在于：所述耦入光栅、扩展光栅和耦出光栅的光栅矢量方向通过对应的所用衍射级次调整，即调整后的光栅矢量方向为初始光栅矢量方向与对应的所用衍射级次的乘积。
10.如权利要求9所述的中继式光学扩瞳装置，其特征在于：所述耦入光栅利用T+1级次衍射入射光束，所述耦出光栅利用T-1级次衍射形成输出光束。
...【技术特征摘要】
1.一种中继式光学扩瞳装置，包括波导板，其特征在于：所述中继式光学扩瞳装置还包括耦入光栅、扩展单元和耦出光栅，其中：
2.如权利要求1所述的中继式光学扩瞳装置，其特征在于：所述耦入光栅为一维光栅，且所述第一阶段传导光为一种，记为第一传导光，所述扩展单元为一个。
3.如权利要求2所述的中继式光学扩瞳装置，其特征在于：所述扩展单元包括三个扩展光栅，分别记为第二扩展光栅、第三扩展光栅和第四扩展光栅，且均为一维光栅，所述第二扩展光栅用于衍射所述第一传导光形成第三传导光，所述第三扩展光栅用于衍射经所述第二扩展光栅扩展后的第一传导光形成第四传导光，所述第四扩展光栅用于衍射所述第四传导光形成第五传导光，所述耦出光栅用于衍射所述第三传导光和第五传导光形成输出光束。
4.如权利要求2所述的中继式光学扩瞳装置，其特征在于：所述扩展单元包括三个扩展光栅，分别记为第五扩展光栅、第六扩展光栅和第七扩展光栅，所述第五扩展光栅和第七扩展光栅均为一维光栅，所述第六扩展光栅为二维光栅，且所述第六扩展光栅的其一方向的周期与所述第五扩展光栅的周期相同，所述第五扩展光栅用于衍射所述第一传导光形成第七传导光，所述第六扩展光栅的其一方向的周期用于将经所述第五扩展光栅扩展后的第一传导光衍射形成第八传导光，另一方向的周期用于将经所述第五扩展光栅扩展后的第一传导光再次扩展形成第六传导光，所述第七扩展光栅用于衍射所述第六传导光形成第九传导光，所述耦出光栅用于衍射所述第七传导光、第八传导光和第九传导光形成输出光束。
5.如权利要求2所述的中继式光学扩瞳装置，其特征在于：所述扩展单元包括两个扩展光栅，分别记为第八扩展光栅和第九扩展光栅，所述第八扩展光栅为二维光栅，所述第九扩展光栅为一维光栅，所述第八扩展光栅的其一方向的周期用于将所述第一传导光衍射形成第十一传导光，另一方向的周期用于将经所述第八扩展光栅扩展后的第一传导光衍射形成第十传导光，所述第九扩...
【专利技术属性】
技术研发人员：范书华，饶鹏辉，
申请(专利权)人：江西凤凰光学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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