基于光场波前相位调制的AR衍射光波导装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于光场波前相位调制的AR衍射光波导装置，包括：光源、耦合出射光栅、第一衍射光学元件、第二衍射光学元件和波导；光源发出具有初始波前的入射光束对第一衍射光学元件进行照射，经过调制后形成平面波前并垂直入射至第二衍射光学元件，入射光束经过第二衍射光学元件进行波前相位调制后沿衍射角度θ进行反射进入波导的内部，并继续保持平面波前相位继续在波导中利用全反射进行传播；入射光束经过不同位置处的耦合出射光栅进行耦合形成不同级次的出射光束进行出射进入人眼，完成成像过程。本发明专利技术解决了原有的不同级次的光由于光斑尺寸的增大导致的经历了不同级次出射光之间的串扰问题。出射光之间的串扰问题。出射光之间的串扰问题。

【技术实现步骤摘要】
基于光场波前相位调制的AR衍射光波导装置


[0001]本专利技术涉及衍射光学
，特别涉及一种基于光场波前相位调制的AR衍射光波导装置。

技术介绍

[0002]增强现实技术即AR技术是在展示真实场景的同时，通过图像、视频、3D模型等技术为用户提供虚拟信息，实现把周围的视觉环境与虚拟的图形信息融合，即把真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间，呈现给用户一个感知效果更丰富的新环境。于是增强现实技术凭借其独特的可将投影的图像叠加到用户感知的真实环境的特点，使其在军事、工业设计与制造、医疗、娱乐及教育等领域得到了广泛的应用，影响甚至改变各行各业生产生活中的某些信息交互方式，有着巨大的潜在应用价值。目前比较成熟的增强现实技术中的光学显示方案主要分为棱镜方案、birdbath方案、自由曲面方案、离轴全息透镜方案和波导(Lightguide)方案。
[0003]目前除波导外的方案均有系统尺寸大，装备质量重等问题。波导方案可以在保证成像质量的同时，极大的减小装备的尺寸和重量。利用衍射光学的波导作为目前市场上主流的发展与研究方向，尽管微本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光场波前相位调制的AR衍射光波导装置，其特征在于，包括：光源、耦合出射光栅、第一衍射光学元件、第二衍射光学元件和波导；所述光源发出具有初始波前的入射光束对位于所述波导上表面的第一衍射光学元件进行照射，所述入射光束经过所述第一衍射光学元件进行调制后形成平面波前，并垂直入射至位于所述波导下表面的第二衍射光学元件，所述具有平面波前入射光束经过所述第二衍射光学元件进行波前相位调制后以高衍射效率沿衍射角度θ进行反射进入所述波导的内部，并继续保持平面波前相位继续在所述波导中利用全反射进行传播；在所述波导下表面的不同位置分别设置有所述耦合出射光栅，所述入射光束经过所述不同位置处的耦合出射光栅进行耦合形成不同级次的出射光束进行出射进入人眼，完成成像过程。2.根据权利要求1所述的基于光场波前相位调制的AR衍射光波导装置，其特征在于，所述波导的上下表面互相平行。3.根据权利要求2所述的基于光场波前相位调制的AR衍射光波导装置，其特征在于，所述入射光束其中一部分光束经所述耦合出射光栅进行耦合形成第一级次出射光束进行出射；另一部分光束被所述耦合出射光栅反射并且在下一次传播中入射至下一位位置处的所述耦合出射光栅进行耦合形成第二级次出射光束进行出射，另一部分光束被所述耦合出射光栅反射继续在所述波导中利用全反射进行传播。4.根据权利要求3所述的基于光场波前相位调制的AR衍射光波导装置，其特征在于，所述第一衍射光学元件4的设计过程为：通过局部线性光栅近似方法建立在某一位置(x，y)处，入射波前局部线性近似光栅周期与出射波前之间的关系；根据出射光束波前方向可以确定：则可以建立各个位置上，局部线性近似光栅周期与对应位置的入射波前之间的关系式为：其中，θ为入射波前与光栅法线夹角；求解出局部线性近似光栅周期之后，进而的带刻线密度函数N(x，y)＝1/d(x，y)；进而求解出初所述第一衍射光学元件的初步结构；再对所述第一衍射光学元件的初步结构槽型进行优化设计，提升各个位置的衍射效率结果，最终得到优化后的第一衍射光学元件的结构参数。5.根据权利要求4所述的基于光场波前相位调制的AR衍射光波导装置，其特征在于，所述第二衍射光学...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭鑫，张嘉航，焦庆斌，马振予，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：