[發(fā)明專利]三維動態(tài)顯示的全息光波導(dǎo)裝置和增強現(xiàn)實顯示設(shè)備

在審

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• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111474724A
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李艷;崔海濤;錢進;雍海波
• 申請（專利權(quán)）人: 谷東科技有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01
• 代理公司: 北京中和立達知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11756
• 代理人: 祝妍

1.一種三維動態(tài)顯示的全息光波導(dǎo)裝置，其特征在于，包括：光機系統(tǒng)、 透鏡系統(tǒng)、耦入復(fù)用體全息光柵、波導(dǎo)板和耦出復(fù)用體全息光柵；

所述光機系統(tǒng)，包括激光照明系統(tǒng)和微顯示器，所述微顯示器用來加載通過對三維場景進行波前編碼后獲得的三維計算全息圖，根據(jù)所述三維計算全息圖調(diào)制由所述激光照明系統(tǒng)照射至所述微顯示器的光波，被調(diào)制后的攜帶有三維場景波前信息分布的光波進入所述透鏡系統(tǒng)；

所述透鏡系統(tǒng)，用于將經(jīng)由所述微顯示器加載的三維計算全息圖調(diào)制后的攜帶有三維場景波前信息分布的光波進行濾波處理后射入所述耦入復(fù)用體全息光柵；

所述耦入復(fù)用體全息光柵，用于將所述攜帶有三維場景波前信息分布的光波耦入所述波導(dǎo)板；

所述波導(dǎo)板，用于將所述攜帶有三維場景波前信息分布的光波通過全反射的方式傳輸至所述耦出復(fù)用體全息光柵；

所述耦出復(fù)用體全息光柵，用于將所述攜帶有三維場景波前信息分布的光波耦出至人眼。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息光波導(dǎo)裝置，其特征在于，所述耦入復(fù)用體全息光柵和所述耦出復(fù)用體全息光柵的周期相同且鏡像對稱。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息光波導(dǎo)裝置，其特征在于，所述激光照明系統(tǒng)包括：激光器、衰減片、半波片、光纖耦合器、單模保偏光纖、光纖準直器、電控旋轉(zhuǎn)臺、聚焦透鏡和偏振分光棱鏡；

所述激光器，用于出射偏振光；

所述衰減片和所述半波片，沿所述偏振光的傳播方向依次設(shè)置，用于將所述激光器出射的偏振光處理成線偏振光并調(diào)節(jié)激光輸入能量；

所述光纖耦合器，用于將所述線偏振光耦入所述單模保偏光纖；

所述單模保偏光纖，通過光纖準直器固定在所述電控旋轉(zhuǎn)臺上，并使光波出射端位于所述電控旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)圓盤的中心延長線上，且所述光波出射端所處的平面是所述聚焦透鏡的焦平面，以通過調(diào)整所述電控旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)角度調(diào)整出射光波的角度；

所述偏振分光棱鏡，用于將所述出射光波射入所述微顯示器，并將所述微顯示器出射的光波射入所述透鏡系統(tǒng)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息光波導(dǎo)裝置，其特征在于，所述微顯示器按照預(yù)設(shè)時間間隔加載所述三維計算全息圖，并根據(jù)所述三維計算全息圖確定射入所述微顯示器的光波的角度，以根據(jù)所述角度通過電控旋轉(zhuǎn)臺的伺服控制系統(tǒng)調(diào)整所述電控旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)角度以及在所述旋轉(zhuǎn)角度停留的時長，使所述微顯示器射出的光波中攜帶有三維場景波前信息分布，且能實現(xiàn)動態(tài)顯示。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息光波導(dǎo)裝置，其特征在于，所述透鏡系統(tǒng)包括：第一透鏡、光闌和第二透鏡；

所述第一透鏡，用于將所述微顯示器射入的攜帶有三維場景波前信息分布的光波成像于第一平面；

所述光闌，設(shè)置在所述第一透鏡的后焦平面處，所述光闌偏移成像中心，用于濾除掉除一級衍射光波之外的其他衍射級次的光波；

所述第二透鏡，用于將過濾后的光波進行會聚后入射到所述耦入復(fù)用體全息光柵。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的全息光波導(dǎo)裝置，其特征在于，所述第二透鏡與所述第一平面的距離滿足以下條件：

其中，表示所述第二透鏡與所述第一平面的距離，表示所述第二透鏡的焦距。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息光波導(dǎo)裝置，其特征在于，所述耦入復(fù)用體全息光柵和耦出復(fù)用體全息光柵包括角度復(fù)用體全息光柵。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的全息光波導(dǎo)裝置，其特征在于，所述角度復(fù)用體全息光柵在記錄干涉條紋時，保持物光和參考光的位置固定，通過轉(zhuǎn)動記錄材料得到不同的角度通道，并在每個角度通道復(fù)用記錄干涉條紋，其中，所述記錄材料的初始位置是使體全息光柵的光軸位于所述物光和所述參考光的角平分線上。