The invention discloses a holographic waveguide display system doped with gold nanoparticles and a grating preparation method. The holographic waveguide display system includes a microdisplay, collimating lens group, planar waveguide, input coupling element and output coupling element. Micro display device for outputting a two-dimensional image, the two-dimensional image through a collimating lens group after collimation into planar waveguide by input coupling element in the waveguide, a total reflection after arriving at and above the number of output coupling elements, including different angle information of the collimated beam to the output end coupling waveguide, beam into human form picture to display effect. The input and output coupling element of the invention is a volume holographic grating doped with gold nanoparticles. By using this grating to enlarge the diffraction angle bandwidth, the problem of small field of view of the traditional holographic waveguide display system is solved.
【技术实现步骤摘要】
掺杂金纳米颗粒的全息波导显示系统及其光栅制备方法
本专利技术属于近眼显示装置及其方法,具体涉及全息波导显示,尤其涉及掺杂金纳米颗粒的全息波导显示系统及其光栅制备方法。
技术介绍
全息波导显示系统作为一种新型的近眼显示技术,具有出瞳大、环境光透过率高、轻薄的特点。全息波导是一种基于体全息光栅的波导结构,体全息光栅镜面对称地贴合在波导输入端和输出端的表面。根据耦合波理论,体全息光栅的理论衍射效率可高达100%。然而,因基于光致聚合物的体全息光栅折射率调制度低,使其角度选择性很高(即衍射角带宽窄),直接造成了全息波导显示系统视场窄的问题。因此,狭窄的视场角成为该技术的瓶颈。近年来,各大研究机构一直致力于解决全息波导显示系统视场窄的问题。北京理工大学韩建等人设计了一种基于自由曲面的全息波导结构(中国专利CN104035157A),并且在输出端贴合了三种光栅周期不同的体全息光栅,组合成足够的视场角,利用此方法,复用体全息光栅的水平视场角(即衍射角带宽)可达到18度。东南大学张宇宁等人提出一种反射型体全息光栅波导结构(中国专利CN105807348A),使入射光轴尽可能靠近光栅矢量,从而扩大体全息光栅的衍射角带宽。日本索尼公司Mukawa等人将入射光轴倾斜10度并且优化像源的驱动信号,从而可得到16度的水平视场。现有方案都是基于优化全息波导结构设计,从而实现大视场的目的。并且存在全息波导显示系统视场角小的问题,导致其问题的根本原因为光致聚合物的折射率调制度小。因体全息光栅本身光学性质的局限性,上述结构优化方案都具有一定的局限性,并且成本高,设计难度大,效果并不显著。专 ...
【技术保护点】
掺杂金纳米颗粒的全息波导显示系统,包括微显示器件(1)、准直透镜组(2)、平板波导(3)、输入耦合元件(4)和输出耦合元件(5),其特征在于:所述微显示器件(1)放置于准直透镜组(2)的一倍焦距处;所述输入耦合元件(4)和输出耦合元件(5)在平板波导(3)两端对称放置,包括贴合设置在平板波导(3)表面和位于平板波导(3)内部;所述准直透镜组(2)位于平板波导(3)下端一段距离或者贴合平板波导(3)设置;所述输入耦合元件(4)和输出耦合元件(5)为掺杂金纳米颗粒的体全息光栅;所述的微显示器件(1)输出的二维图像经过准直透镜组(2)准直后,通过输入耦合元件(1)进入平板波导(3)中,在波导中全反射一次或者一次以上次数后到达位于输出耦合元件(5),输出端耦合出波导包含不同角度信息的准直光束,出射光束最终进入人眼形成画面。
【技术特征摘要】
1.掺杂金纳米颗粒的全息波导显示系统,包括微显示器件(1)、准直透镜组(2)、平板波导(3)、输入耦合元件(4)和输出耦合元件(5),其特征在于:所述微显示器件(1)放置于准直透镜组(2)的一倍焦距处;所述输入耦合元件(4)和输出耦合元件(5)在平板波导(3)两端对称放置,包括贴合设置在平板波导(3)表面和位于平板波导(3)内部;所述准直透镜组(2)位于平板波导(3)下端一段距离或者贴合平板波导(3)设置;所述输入耦合元件(4)和输出耦合元件(5)为掺杂金纳米颗粒的体全息光栅;所述的微显示器件(1)输出的二维图像经过准直透镜组(2)准直后,通过输入耦合元件(1)进入平板波导(3)中,在波导中全反射一次或者一次以上次数后到达位于输出耦合元件(5),输出端耦合出波导包含不同角度信息的准直光束,出射光束最终进入人眼形成画面。2.根据权利要求1所述的掺杂金纳米颗粒的全息波导显示系统,其特征在于:所述微型显示器(1)包括LCOS显示器、DMD显示器、OLED显示器、液晶显示器和等离子体微显示器。3.根据权利要求1所述的掺杂金纳米颗粒的全息波导显示系统,其特征在于:所述准直透镜组(2)包括双胶合透镜、或者一组可调焦距的透镜组合。4.根据权利要求1所述的掺杂金纳米颗粒的全息波导显示系统及其光栅制备方法,其特征在于:所述平板波导(3)厚度为1mm-5mm,且波导材料为透明光学玻璃或者有机聚合物。5.根据权利要求1所述的掺杂金纳米颗粒的全息波导显示系统,其特征在于:所述掺杂的金纳米颗粒的形貌包括球形颗粒状、团聚颗粒状和棒状。6.根据权利要求1所述的掺杂金纳米颗粒的全息波导显示系统,其特征在于:所述...
【专利技术属性】
技术研发人员:张宇宁,沈忠文,刘奡,翁一士,
申请(专利权)人:东南大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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