[发明专利]一种全息波导视场与色均匀度的优化方法

权利要求书

1.一种全息波导视场与色均匀度的优化方法，反射型体全息光栅设置于平板波导上，且入射光纤对于反射型体全息光栅的另一侧，入射光线用于对平板波导发射原始光束，原始光束透射入平板波导后到达反射型体全息光栅，并进行布拉格衍射，布拉格衍射后的光束沿着平板波导进行全反射，其特征在于：所述方法通过引入入射光线倾斜角度，使得在同样的视场角要求下，优化得到更广的光栅倾斜角度范围，从而实现更小的布拉格角和最小的基色色偏，包括如下的计算：

(1)根据全息波导光栅的全反射角θ_t，视场角FOV，反射型体全息光栅的倾斜角度ξ存在的限制条件，当入射光线光轴垂直于平板波导时，结合ξ与布拉格角θ_B的关系ξ＝θ_B，在限制条件的视场角要求下，计算得到布拉格角的范围；

(2)由布拉格衍射公式计算布拉格角与基色色偏的关系，通过对布拉格角与基色色偏的关系，在该视场角要求下，得到布拉格角的范围，并通过选取合适的布拉格角进行优化，以得到较小的基色色偏。

2.根据权利要求1所述的全息波导视场与色均匀度的优化方法，其特征在于：所述方法中，如果将入射光线的光轴与平板波导倾斜，通过在此时光栅倾斜角度ξ与布拉格角θ_B以及入射光线倾斜角度α的关系ξ＝α+θ_B，以及此时全反射角θ_t，视场角FOV，光栅倾斜角度ξ，入射光线倾斜角度α需要满足平板波导的传播限制条件，可得到此时视场角FOV与光栅倾斜角度ξ的关系，用于扩大在满足FOV要求下ξ的范围。

3.根据权利要求2所述的全息波导视场与色均匀度的优化方法，其特征在于：所述优化过程计算中包括通过分析视场角FOV与布拉格角θ_B的关系，得到不同视场角要求下布拉格角θ_B的优化解，具体如下：

由布拉格衍射公式越小的布拉格角θ_B引起的基色色偏越小，因此在同样的视场角FOV的要求下，可以通过增加入射光线倾斜角度α来减小θ_B，改善色彩显示。

4.根据权利要求1或3所述的全息波导视场与色均匀度的优化方法，其特征在于：所述方法包括通过分析视场角FOV与入射光线倾斜角度α的关系，结合视场角FOV与布拉格角θ_B的关系，得到全息光栅波导在不同视场角要求下的最优解，以实现最小的色偏；

当微显示源与准直系统倾斜一定角度α时，入射光线需要满足如下4个约束条件：

1)在平板波导中的衍射光线的全反射角θ_t应满足：

2)入射光线的视场角FOV应满足：

3)反射式体全息光栅的倾斜角度ξ应满足：

4)入射光线的倾斜角度α满足

由这4个限制条件在引入入射光线倾斜角度α后，不同的视场角FOV要求对应的不同的光栅倾斜角度ξ范围，ξ＝α+θ_B。

5.根据权利要求1或3所述的全息波导视场与色均匀度的优化方法，其特征在于：所述优化方法中，设θ_t为平板波导中的全反射角，ξ为反射型体全息光栅的倾斜角度，FOV是入射光线的视场角，θ_B为布拉格角，当入射光线垂直入射时，ξ＝θ_B，入射光线需要满足3个约束条件：

1)在平板波导107中传播的衍射光线的全反射角θ_t应满足：

2)入射光线的视场角FOV应满足：

3)反射型体全息光栅108的倾斜角度ξ应满足：

6.根据权利要求1所述的全息波导视场与色均匀度的优化方法，其特征在于：所述方法中入射时视场角FOV与衍射光线中心波长偏移量Δλ的关系如下：

λ_central表示衍射光线中心波长，ξ为反射型体全息光栅的倾斜角度。