[发明专利]一种避免颜色串扰的波导显示器

说明书

本发明公开了一种避免颜色串扰的波导显示器，包括微光机，波导显示器还包括第一入射耦合器、第二入射耦合器、第一波导板、第二波导板、第一扩展耦合器、第二扩展耦合器、第一输出耦合器和第二输出耦合器。本波导显示器通过在各波导板上设置相应的入射耦合器，利用第一入射耦合器的第一衍射级次使得第一波长光线下和a视场角光线完全耦入至第一波导板中进行全反射传输，且利用第二入射耦合器的第一衍射级次使得b视场角光线和第三波长光线完全耦入至第二波导板中进行全反射传输，并通过各扩展耦合器扩展，防止第一波长光线和第三波长光线发生串扰，进而提高输出图像的亮度和颜色的均匀性。

技术领域

本发明属于光学领域，具体涉及一种避免颜色串扰的波导显示器。

背景技术

为了增大AR衍射光波导的最大视场角(FOV)，现有技术中通过多层波导板上下堆叠的方法，如用三层波导板，使每一层波导板承担一光线，以实现大视场角情况多光线的传输。但是每层波导板中都存在不同光线的传输，各光线之间发生颜色串扰，导致输出图像的亮度和颜色均匀性较差。

现有专利EP2887128B1中通过在不同的波导板之间使用偏振器件，将入射到不同层波导板的不同光线转换为不同的偏振方向，以让相邻两层波导板所对应的入射光线具有正交的偏振态，通过不同波导板的入射耦合器件的偏振敏感特性以降低颜色串扰问题，但由于入射耦合器对偏振并不是很敏感，因此防止串扰的效果会大大低于预期；专利US20220229290A1中通过在不同的波导板，通过添加不同的可吸收光线材料，以吸收掉串扰到波导板的其它光线，但在波导板中添加可吸收光线材料，会降低波导板的透明度，大大降低进入人眼中的光线强度。

发明内容

本发明的目的在于针对解决背景技术中提出的问题，提出一种避免颜色串扰的波导显示器。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

本发明提出的一种避免颜色串扰的波导显示器，包括微光机，波导显示器还包括第一入射耦合器、第二入射耦合器、第一波导板、第二波导板、第一扩展耦合器、第二扩展耦合器、第一输出耦合器和第二输出耦合器，其中：

第一波导板、第二波导板依次并排设置。

第一入射耦合器、第一扩展耦合器、第一输出耦合器贴合设置在第一波导板上且均位于远离第二波导板的一侧，第二入射耦合器、第二扩展耦合器、第二输出耦合器贴合设置在第二波导板上且均位于靠近第二波导板的一侧。

微光机，输出第一波长光线、第二波长光线和第三波长光线，各波长光线下的视场角相等，各入射耦合器利用第一衍射级次和零级衍射级次将第二波长光线划分为a视场角光线和b视场角光线。

第一入射耦合器利用第一衍射级次使得第一波长光线和a视场角光线均耦入至第一波导板中，并由第一波导板进行全反射传输后通过第一扩展耦合器扩展，然后从第一输出耦合器耦出至人眼，第一入射耦合器利用零级衍射级次使得b视场角光线和第三波长光线穿过第一波导板后到达第二入射耦合器，第二入射耦合器利用第一衍射级次将b视场角光线和第三波长光线均耦入至第二波导板中，并由第二波导板进行全反射传输后通过第二扩展耦合器扩展，然后从第二输出耦合器耦出至人眼，实现耦出图像颜色和亮度的均匀性。

优选地，各波导板为透明的高折射率玻璃，且折射率为1.7～2.0。

优选地，第一波长光线的波长为440nm～460nm，第二波长光线的波长为520nm～540nm，第三波长光线的波长为615nm～635nm。

优选地，各入射耦合器为一维周期性结构，各入射耦合器的周期为200nm～500nm。

优选地，微光机的对角线视场角为28°～50°。

优选地，各耦合器为表面浮雕光栅或者体全息光栅。

优选地，各波导板上对应的入射耦合器、扩展耦合器和输出耦合器呈L形分布。