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一种全息设备波导显示装置的制作方法

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  • 发布时间:2021-09-08 12:19
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【概要描述】近年来,许多科研人员一直在研究一种全息设备波导结构,该结构输入和输出光学耦合元件为镜像对称的反射型体全息设备光栅,入耦合体全息设备光栅和出耦合体全息设备光栅贴合在波导两侧。该结构显示原理为微显示器发出的图像先经过准直光学系统准直,然后经入耦合全息设备光栅衍射进入全息波导中,最终经输出全息光栅将图像耦合进入人眼。

一种全息设备波导显示装置的制作方法

【概要描述】近年来,许多科研人员一直在研究一种全息设备波导结构,该结构输入和输出光学耦合元件为镜像对称的反射型体全息设备光栅,入耦合体全息设备光栅和出耦合体全息设备光栅贴合在波导两侧。该结构显示原理为微显示器发出的图像先经过准直光学系统准直,然后经入耦合全息设备光栅衍射进入全息波导中,最终经输出全息光栅将图像耦合进入人眼。

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   近年来,许多科研人员一直在研究一种全息设备波导结构,该结构输入和输出光学耦合元件为镜像对称的反射型体全息设备光栅,入耦合体全息设备光栅和出耦合体全息设备光栅贴合在波导两侧。该结构显示原理为微显示器发出的图像先经过准直光学系统准直,然后经入耦合全息设备光栅衍射进入全息波导中,然后经输出全息光栅将图像耦合进入人眼。该全息设备波导显示构型的视场主要由准直光学系统和体全息光栅的角度波长带宽决定。然而,全息设备光栅的角度选择性和波长选择性很好,从而限制了该全息设备波导显示系统的视场角,仅能达到10度-20度。因此,人们提出各种解决方案来扩大全息设备波导视场。输入输出光学耦合元件都为反射型体全息光栅,且视场扩大效果并不理想,设计和工艺都比较复杂。
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   一种全息设备波导显示装置,包括多角度准直微显示器、透镜组、平板波导、入耦合全息光学衍射元件和出耦合全息光学衍射元件;所述多角度准直微显示器位于透镜组下方,所述透镜组位于平板波导输入区下方;所述入耦合全息光学衍射元件位于平板波导输入区,出耦合全息光学衍射元件位于平板波导输出区;所述多角度准直微显示器将二维图像转换为具有多角度图像信息的准直光束,所述具有多角度图像信息的准直光束经透镜组折射后进入平板波导输入区,经入耦合光学衍射元件衍射后在平板波导中以全反射方式传播至输出区,后由出耦合光学衍射元件将图像信息衍射进入人眼。所述多角度准直微显示器包括微显示器和准直光学系统,所述微显示器输出二维图像,所述准直光学系统将微显示器各像素点的发散光转化为包含图像信息的多角度准直光束。所述平板波导为平板光学玻璃或平板光学树脂,厚度为1-15mm,折射率为1.3-2.0。所述平板波导输入区的入耦合全息光学衍射元件和输出区的出耦合全息光学衍射元件可位于平板波导的上表面、下表面或波导内部。所述透镜组为双胶合透镜组或不同焦距和口径的凸凹透镜组。所述入耦合全息设备光学衍射元件和出耦合全息设备光学衍射元件为透射型体全息光栅、反射型体全息光栅、透射型体全息透镜或反射型体全息透镜。所述入耦合全息光学衍射元件和出耦合全息光学衍射元件厚度为5-25um,记录全息材料为卤化银、重铬酸盐明胶、光致聚合物、光刻胶或光折变玻璃。所述入耦合全息光学元件的衍射效率为90%以上,所述出耦合全息设备光学元件的衍射效率为20-50%。所述入耦合全息光学元件与出耦合全息光学元件之间的距离为50-100mm
   全息设备波导显示装置,基于传统的望远镜光学系统原理,结合全息设备波导结构,将同轴望远系统转变为适用于穿透式头戴显示的离轴光学系统,解决了传统全息波导显示装置视场小、出瞳小的问题,具备光学结构简单紧凑,制备加工容易,成本低,重量轻等优点。


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