[发明专利]一种体全息光波导及其制作方法、彩色体全息光波导

说明书

本发明实施例提供一种体全息光波导及其制作方法、彩色体全息光波导，该方法包括：提供一全息干板、一棱镜和一平板玻璃；将所述全息干板的第一侧设于所述棱镜的第一面；将所述全息干板的第二侧设于所述平板玻璃的第一面；通过折射率匹配液将所述棱镜的第一面、所述全息干板以及所述平板玻璃进行贴合设置，或者，通过折射率匹配液在所述棱镜的第一面、所述全息干板和所述平板玻璃之间进行填充；通过多束激光对所述全息干板进行一次曝光。该制作方法能在体全息光波导时，使制得的耦入光栅、耦出光栅和转折光栅均为反射式体全息光栅，后续能避免所需光栅中混叠多种复合光栅，提高体全息光波导的视场角大小和视场亮度均匀性。

技术领域

本发明实施例涉及光学技术领域，特别涉及一种体全息光波导及其制作方法、彩色体全息光波导。

背景技术

在基于体全息光波导的增强现实(Augmented Reality，AR)近眼显示系统中，体全息光波导的视场角（Field of view，FOV）越大，能使画面变得更大，从而使用户能够获得沉浸式的体验，提升观看体验。另外减小光学系统（光机）的体积和重量对AR显示市场化应用至关重要。

为了减小光机体积及重量，通常采用二维扩瞳体全息光波导的方案，其光学衍射部分由三个光栅区域组成，包括耦入光栅、转折光栅和耦出光栅，并且需要三个光栅均为反射式体全息光栅以增大视场角，同时可缩小光机体积以及增大眼盒（eyebox）。

目前，可以采用单棱镜耦合及单次曝光的方式，能同时在三个区域曝光得到耦入光栅、转折光栅和耦出光栅，从而制得二维扩瞳体全息光波导。然而，在这种曝光方式下，会导致在材料表面不同方向上全反射的光也参与了所需光栅区域的曝光，这样导致了三个光栅区域都被记录了多种复杂的光栅结构，另外其中的转折光栅只能曝光为透射式体全息光栅，其较小的角度带宽将会限制最终观看图像的视场角，导致最终耦出光线的视场角变小。此外，多组复合光栅中，透射式体全息光栅与反射式体全息光栅由于对光波导内光线的衍射角度带宽不同，导致耦出的光线在眼盒区域内分布不均匀，造成人眼观察画面的亮度均匀性下降。

发明内容

本发明实施例主要提供一种体全息光波导及其制作方法、彩色体全息光波导，该方法能够在制作体全息光波导时，使制得的体全息光波导的耦入光栅、耦出光栅和转折光栅均为单一的反射式体全息光栅，通过加持平板玻璃或制造玻璃空腔的方式，改变棱镜中多余光线的全反射位置，从而避免了所需光栅中多种复合光栅的混叠，以此提高体全息光波导的视场角和视场均匀性。

第一方面，本发明实施例采用的一个技术方案是提供一种体全息光波导的制作方法，包括：

提供一全息干板、一棱镜和一平板玻璃；

将所述全息干板的第一侧设于所述棱镜的第一面；

将所述全息干板的第二侧设于所述平板玻璃的第一面；

通过折射率匹配液将所述棱镜的第一面、所述全息干板以及所述平板玻璃进行贴合设置，或者，通过折射率匹配液在所述棱镜的第一面、所述全息干板和所述平板玻璃之间进行填充；

通过多束激光对所述全息干板进行一次曝光。

在一些实施例中，所述通过多束激光对所述全息干板进行一次曝光，包括：

提供第三光束和第四光束；

控制所述第三光束入射至所述棱镜的第二面，使所述第三光束经所述棱镜的第一面和所述全息干板透射至所述平板玻璃，经所述平板玻璃全反射后，透过所述全息干板和所述棱镜的第一面至所述棱镜的第三面，并经所述棱镜的第三面全反射至所述棱镜的第二面出射；