[发明专利]基于偏振光敏感光栅AR眼镜波导的双深度成像方法

说明书

本发明涉及一种基于偏振光敏感光栅AR眼镜波导的双深度成像方法。第一个图像源发出光，通过偏振器件变成P光入射到第一耦入光栅，光线经过第一耦入光栅折射后在第一波导基片上全反射，最后导入耦出光栅；光线由耦出光栅导出后经过第二半波片变成S光，经由输出光栅无影响射出，从而在人眼中形成一个深度的光学成像；第二个图像源发出光，通过偏振器件变成S光入射到第二耦入光栅，光线在经过第一耦入光栅时无变化，光线经过第二耦入光栅折射，在第二个波导基片上全反射，最后导入输出光栅，光线由输出光栅导出后在人眼中形成另一个深度的光学成像。本发明具有简单、方便、稳定、响应速度快等优点。

技术领域

本发明涉及增强现实技术（AR）领域，具体涉及一种基偏振光敏感光栅AR眼镜波导的双深度成像方法。

背景技术

AR是一种将真实世界信息和虚拟世界信息集成的新技术，是把视觉信息、声音、味道、触觉等通过计算机、传感器等科学技术模拟仿真应用到真实的世界，最后被人类感官所感知，达到超越现实的感官体验。目前已有谷歌、微软等公司推出商业化的AR眼镜，引领了AR技术的发展和应用。

目前除了少数公司（如Magic Leap）以外，绝大多数AR产品仅能实现单一景深显示，导致在虚实融合的场景下，人眼由于在近景实物和虚拟内容的物理景深之间不停切换，容易造成包括视神经在内的视觉系统紊乱，从而限制了产品的大规模应用。鉴于人眼在深度识别上的精度有限，多深度光场显示变得非常具有现实意义。因此，发明支持非单一深度成像的AR眼镜波导对于解决目前AR眼镜应用困境具有重要意义。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明提出了一种基于偏振光敏感光栅AR眼镜波导的双深度成像方法。

本发明的方法包括以下步骤：

步骤（1）选择一个适用于AR眼镜的第一波导基片；在第一波导基片的一侧下方制作P光敏感的第一耦入光栅；在第一波导基片的另一侧下方制作P光敏感的耦出光栅。

步骤（2）选用二维形状和第一耦入光栅一致的第一半波片，将其放置在第一耦入光栅下方并进行无缝粘合；选用二维形状和耦出光栅一致的第二半波片，将其放置在耦出光栅下方并进行无缝粘合。

步骤（3）选择一个适用于AR眼镜的第二波导基片，第二波导基片和第一半波片、第二半波片无缝粘合；在第二波导基片的一侧制作P光敏感的第二耦入光栅；在第二波导基片的另一侧下方制作P光敏感的有光焦度的输出光栅，所述的第一耦入光栅与第二耦入光栅位于同侧。

步骤（4）第一个图像源发出光，通过偏振器件变成P光入射到第一波导基片对应的第一耦入光栅，光线经过第一耦入光栅折射后在第一波导基片上全反射，最后导入耦出光栅。光线由耦出光栅导出后经过第二半波片变成S光，经由有光焦度的输出光栅无影响射出，从而在人眼中形成一个深度的光学成像。

第二个图像源发出光，通过偏振器件变成S光入射到第二波导基片对应的第二耦入光栅，光线在经过第一耦入光栅时无变化，光线经过第二耦入光栅折射，在第二个波导基片上全反射，最后导入有光焦度的输出光栅，光线由有光焦度的输出光栅导出后在人眼中形成另一个深度的光学成像。

进一步说，所述第一波导基片厚度为0.1-5毫米，第二波导基片厚度为0.1-5毫米，第一耦入光栅厚度为10-100微米，第二耦入光栅厚度为10-100微米，耦出光栅厚度为10-100微米。

进一步说，第一耦入光栅或第二耦入光栅的二维形状为圆形或方形；耦出光栅的二维形状也为圆形或方形。

进一步说，所述的第一半波片用于将S光转变为P光，第二半波片用于将P光转变为S光。

进一步说，所述的有光焦度的输出光栅是通过一束平行光和球面光干涉刻写而成。