[发明专利]光束扩展器、背光单元和包括该背光单元的全息显示装置

权利要求书

1.一种背光单元，包括：

光源，配置为提供光束；

第一光束扩展器，配置为：

混合从所述光源提供的光束，

在第一方向上扩展所述光束，以及

将被混合且扩展的光束输出为白光；以及

第二光束扩展器，配置为：

在与所述第一方向垂直的第二方向上扩展从所述第一光束扩展器输出的白光，以及

将被扩展的白光输出为表面光，

其中所述第一光束扩展器包括光栅元件，所述光栅元件包括沿着相对于所述第一方向倾斜的第三方向布置的多个凹槽，所述多个凹槽的每个具有楔形形状，

其中所述光源包括配置为发射具有第一波长的光的第一光源、配置为发射具有不同于所述第一波长的第二波长的光的第二光源、以及配置为发射具有不同于所述第一波长和所述第二波长的第三波长的光的第三光源，

其中所述第一光源、所述第二光源和所述第三光源布置为使得分别从所述第一光源、所述第二光源和所述第三光源输出的光相对于所述光栅元件的入射角彼此不同，

其中所述多个凹槽配置为使得以不同角度入射的不同波长的光被混合以形成白光并且沿相同方向被衍射，

其中所述多个凹槽当中的第一凹槽与第二凹槽之间的间隔和所述第一凹槽或所述第二凹槽的所述楔形形状的角度的至少之一被设定为使得在相邻的凹槽中朝向与所述第一方向和所述第二方向两者垂直的第四方向衍射的光相长地干涉。

2.根据权利要求1所述的背光单元，其中所述多个凹槽的每个具有有在所述第二方向上的高度的棱柱形状。

3.根据权利要求1所述的背光单元，还包括位于所述光源和所述光栅元件之间的光路改变构件。

4.根据权利要求3所述的背光单元，其中所述光路改变构件包括为弯曲表面的反射表面，并且所述第一光源、所述第二光源和所述第三光源在与所述光路改变构件平行的方向上照射所述光束。

5.一种全息显示装置，包括：

根据权利要求1至4中任一所述的背光单元；空间光调制器，配置为衍射入射光以再现全息图像；以及

场透镜，配置为将由所述空间光调制器再现的所述全息图像聚焦到空间。

6.根据权利要求5所述的全息显示装置，还包括配置为二维地控制所述全息图像通过所述场透镜被聚焦到的位置的光束偏转器。

7.根据权利要求6所述的全息显示装置，还包括配置为感测观看者的位置的眼睛跟踪传感器。

8.一种光束扩展器，包括：

光栅元件，包括倾斜的上表面和下表面；

其中多个凹槽沿所述倾斜的上表面布置，

其中所述多个凹槽的每个具有楔形形状，以及

其中所述光栅元件配置为通过混合从光源提供的光束并在第一方向上扩展所述光束而输出白光，

其中所述多个凹槽配置为：当从光源提供的具有不同波长的光束以相对于所述光栅元件不同的角度入射时，使得以不同角度入射的具有不同波长的光被混合以形成白光并且沿相同方向被衍射，

其中所述多个凹槽当中的第一凹槽与第二凹槽之间的间隔和所述第一凹槽或所述第二凹槽的所述楔形形状的角度的至少之一被设定为使得在相邻的凹槽中朝向与所述第一方向和第二方向两者垂直的方向衍射的光相长地干涉，所述第二方向垂直于所述第一方向。

9.根据权利要求8所述的光束扩展器，还包括：

光路改变构件，其被提供在所述光栅元件的面对所述倾斜的上表面的一侧，且被配置为朝向所述光栅元件的所述多个凹槽再引导来自光源的光束。

10.根据权利要求8所述的光束扩展器，其中所述多个凹槽的每个具有有在所述第二方向上的高度的棱柱形状。