[发明专利]一种用于增强现实显示基于共光路干涉的全息光学元件合光器的制备装置和方法

说明书

本发明公开了一种用于增强现实显示基于共光路干涉的全息光学元件合光器的制备装置和方法。该全息光学元件合光器的制备装置包括相干光源、电子快门、衰减器、扩束准直系统、第一反射镜、全息干板和曲面反射镜等。本发明采用共光路干涉将照射在全息干板上的光束和部分透过并由曲面反射镜反射从另一侧照射的光束干涉完成全息光学元件合光器的制备。本发明采用扫描信号光模组变动全息干板或信号光光束的位置，通过扫描对全息干板时序多次曝光形成多个会聚焦点，完成用于眼瞳箱扩展的全息光学元件合光器制备。本发明的制备装置和制备方法采用共光路干涉，降低了曝光过程中振动的影响，提高了曝光效率，同时也可实现增强现实显示眼瞳箱扩展的效果。

技术领域

本发明涉及增强现实显示技术领域，更具体地说，本发明涉及一种用于增强现实显示基于共光路干涉的全息光学元件合光器的制备装置和方法。

背景技术

近眼显示器是虚拟现实(VR)和增强现实(AR)的实现平台，其发展前景非常乐观，有望给医疗保健、通信、娱乐、教育、制造等领域带来革命性的变革。理想的近眼显示器必须能够在大视场内提供高分辨率的图像。

全息光学元件(HOE)又薄又平，作为体全息图，HOE只调制与布拉格匹配的入射光，而不调制与布拉格不匹配的入射光，当应用于全息近眼显示器时，HOE将来自空间光调制器(SLM)的布拉格匹配光重定向到瞳孔，并在不增加额外光功率的情况下传输来自现实世界的光。此外，记录不同波前功能到HOE的能力允许它取代许多传统的光学元件，如透镜和光栅，进一步减少设备的体积。

HOE是一种基于衍射的光学元件，可以通过模拟全息曝光或数字全息打印来制作，具有一定的波长选择性。HOE通常是利用具有固定相位差和一定强度的两束光波，相互叠加时产生相互干涉，形成干涉图样记录物体产生得这两束波的波长、相位、振幅，从而达到记录全息图的目的。这种制作方式需要既有良好的空间相干性，又有非常好的时间相干性的光源。一般情况下无法保证两束光能够具备稳定的空间相干性和时间相干性，但基于共光路干涉的制备方式可以解决上述问题。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的是克服已有技术存在的不足，提供一种用于增强现实显示基于共光路干涉的全息光学元件合光器的制备装置和方法。

为了达到上述发明创造目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于增强现实显示基于共光路干涉的全息光学元件合光器的制备装置，包括相干光源、电子快门、衰减器、扩束准直系统、第一反射镜、全息干板、曲面反射镜，构成平行光入射的基于共光路干涉的全息光学元件合光器的制备装置；其中：

相干光源用于产生质量纯净、光谱稳定的相干光；

电子快门置于相干光源输出端后，用来控制光路的通断；

衰减器位于电子快门后，用于控制光路中激光的功率大小；

扩束准直系统位于衰减器后，用于将相干光源输出的相干光进行准直扩束滤波获取宽光束的平行光；

第一反射镜位于扩束准直系统后，用于改变光路方向，使平行光以一定角度倾斜照射到全息干板上；

全息干板是具有一定透过性的全息记录介质材料，用于记录光线的振幅和相位；

曲面反射镜置于全息干板的另外一侧，用于将光线会聚到设计的合光器相应人眼位置。

优选地，还包括第三透镜，构成发散光入射的基于共光路干涉的全息光学元件合光器的制备装置；其中：所述的第三透镜是单透镜，双胶合透镜，或多个透镜组成的透镜组，其置于第一反射镜之后，用于形成发散的光束。

优选地，所述的第一反射镜和第三透镜由单个曲面反射镜替代，同时实现改变光的传播方向和会聚平行光束的功能。