[实用新型]一种光展量扩充器及近眼投影系统

说明书

本实用新型提供了一种光展量扩充器及近眼投影系统，其中，该光展量扩充器包括：空间光调制器和混沌超表面，混沌超表面包括基底和位于基底一侧的多个周期性排列的纳米结构，纳米结构用于调制相位，且调制不同相位的纳米结构随机分布；空间光调制器用于发出成像光线；混沌超表面用于对空间光调制器发出的成像光线进行相位调制；混沌超表面的像素单元的周期小于空间光调制器的像素单元的周期。本实用新型实施例提供的光展量扩充器及近眼投影系统，与单一的空间光调制器相比具有更大的光展量，可以实现同时扩大视场角和眼动范围。并且，该混沌超表面具有连续相位调制特性，能够更好地提高扩充后图像的信噪比等参数，可以提高成像效果。

技术领域

本实用新型涉及光学元件技术领域，具体而言，涉及一种光展量扩充器及近眼投影系统。

背景技术

全息近眼显示投影方式没有调焦冲突，故不会导致使用者的视觉疲劳与眩晕，但是此种方式由于需要投影计算全息图像，故需要空间光调制器(Spatial LightModulator，SLM)。

如图1所示，若SLM的一维宽度为w，其最大衍射角度为±θ，则其视场角FoV(图1示出了该视场角的一半，即half FoV)与眼动范围eyebox如下式(1)所示：

其一维光展量为FoV×eyebox≈2θw，光展量受限于衍射角θ和SLM尺寸w。现有的SLM，其衍射角和尺寸不能同时扩大，即视场角FoV与眼动范围eyebox不能同时扩大，导致SLM的光展量有限。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型实施例的目的在于提供一种光展量扩充器及近眼投影系统。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种光展量扩充器，包括：空间光调制器和混沌超表面，所述混沌超表面包括基底和位于所述基底一侧的多个纳米结构，多个所述纳米结构周期性排列；所述纳米结构用于调制相位，且调制不同相位的所述纳米结构随机分布；

所述空间光调制器用于发出成像光线；

所述混沌超表面位于所述空间光调制器的出光侧，用于对所述空间光调制器发出的成像光线进行相位调制；

所述混沌超表面的像素单元的周期小于所述空间光调制器的像素单元的周期，所述混沌超表面的像素单元包括至少一个所述纳米结构。

在一种可能的实现方式中，所述混沌超表面的像素单元的周期小于或等于所述空间光调制器的像素单元的周期的一半。

在一种可能的实现方式中，所述混沌超表面的像素单元数量大于或等于所述空间光调制器的像素单元数量。

在一种可能的实现方式中，所述混沌超表面包括多个相位调制器，多个所述相位调制器按阵列方式共面排列；每个所述相位调制器中不同相位的所述纳米结构随机分布；

每个所述相位调制器的像素单元数量均大于或等于所述空间光调制器的像素单元数量。

在一种可能的实现方式中，所述空间光调制器的像素单元的周期小于或等于30μm；和/或

所述空间光调制器的像素单元数量大于或等于480000。

在一种可能的实现方式中，所述空间光调制器用于对多种波长进行相位调制，且对不同波长的相位调制不同。

在一种可能的实现方式中，所述混沌超表面的外形能够覆盖所述空间光调制器所衍射的成像光线在所述混沌超表面所在位置处形成的衍射范围。

在一种可能的实现方式中，所述空间光调制器为透射式的空间光调制器或反射式的空间光调制器。

在一种可能的实现方式中，所述空间光调制器与所述混沌超表面之间的距离小于或等于所述空间光调制器最大边长的十倍。