[發明專利]一種提高傳輸視場的全息波導成像結構

有效

• 申請號: 202010698881.4
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN111965750B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 謝洪波;李錦程;楊磊;孫毅軒
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G02B6/00
• 分類號: G02B6/00;G02B27/01
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 張義

本發明提供的一種提高傳輸視場的全息波導成像結構，所述成像結構為反射全息光柵和透射全息光柵相配合作用的雙波導傳輸結構。本發明能夠將傳統波導成像結構的傳輸視場增加近60％，對傳統波導成像結構的缺陷進行了很大的改進。另外，本發明在提高傳統波導成像結構傳輸視場的同時，也繼承了傳統波導成像結構輕量化、小型化、傳像分辨率高的優點。

技術領域

本發明屬于光學成像技術領域，具體地涉及一種提高傳輸視場的全息波導成像結構。

背景技術

隨著近年來虛擬(增強)現實技術的進一步發展，微型顯示技術也日益成為炙手可熱的研究方向。

微型顯示技術指LCOS、OLED等微型顯示器發出的光線經過目視光學系統被調制成平行光進入觀察者的瞳孔，最終匯聚到視網膜上形成虛像。目視光學系統為微型顯示技術的核心器件，由于目視光學系統一般為頭戴式系統(HMD)，所以小型化、輕量化是目視光學系統發展的必然趨勢。

目視光學系統的結構主要分為三類：自由曲面棱鏡成像結構、陣列光波導成像結構和全息波導成像結構。相較于自由曲面棱鏡成像結構與陣列光波導成像結構，以全息體光柵為核心器件的全息波導成像結構有著輕量化、小型化、傳像分辨率高等獨特優勢。

由于全息體光柵自身布拉格條件的限制，當入射光的角度偏離布拉格角度時，全息體光柵的衍射光的衍射效率會急劇降低，這限制了全息波導成像結構的傳輸視場大小。

發明內容

針對上述現有技術中存在的技術問題，本申請的目的在于提供一種提高傳輸視場的全息波導成像結構。

為實現本發明的目的，本發明提供的一種提高傳輸視場的全息波導成像結構，所述成像結構為反射全息光柵和透射全息光柵相配合作用的雙波導傳輸結構。

其中，所述成像結構通過反射全息光柵和透射全息光柵相配合作用對被擴展的視場進行二次調制，使被擴展的視場滿足波導內全反射條件進行傳輸。

與現有技術相比，本發明的有益效果為，本發明能夠將傳統波導成像結構的傳輸視場增加近60％，對傳統波導成像結構的缺陷進行了很大的改進。

另外，本發明在提高傳統波導成像結構傳輸視場的同時，也繼承了傳統波導成像結構輕量化、小型化、傳像分辨率高的優點。

附圖說明

圖1為本發明提供的全息波導成像結構的工作原理圖；

圖2為本發明提供的全息光柵的工作原理圖；

圖3為本發明提供的反射全息光柵的入射/出射光角度關系圖；

圖4為本發明提供的透射全息光柵的入射/出射光角度關系圖；

圖5中(a)為傳統波導成像結構(傳輸視場為10°)的傳輸效率圖、(b)為本發明中提供的新型波導成像結構(傳輸視場為18°)的傳輸效率圖；

圖6為傳統波導成像結構(傳輸視場為10°)和本發明提供的新型波導成像結構(傳輸視場為18°)的傳輸效率差值圖；

圖7為本發明提供的新型波導成像結構的Comsol有限元建模分析的光場模值分布圖：其中，(a)、(b)傳輸視場處于原視場范圍(0°-10°)；(c)、(d)傳輸視場處于過渡視場范圍(10°-12°)；(e)、(f)傳輸視場處于擴展視場范圍(12°-18°)。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

以下結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

如圖1所示，