基于光波导的扩展眼盒全息近眼显示系统

全息近眼显示系统受到空间光调制器（SLM）空间带宽积的限制，光学扩展量一般较小，在保持适当视场（FOV）时容易出现眼盒较小的情况，使得用户观察到的图像容易出现缺失。基于二维表面浮雕光栅（SRG）和光波导的扩瞳作用，在适当FOV下，实现了眼盒的二维连续扩展。基于随机梯度下降算法，利用计算全息显示系统生成目标图像，利用目镜将之准直，再利用耦入光栅将其耦合进光波导内。利用光线在光波导内传播时遇到耦出光栅后部分光会被耦合出射、部分光继续传播的特性，系统在两个维度上对光束宽度进行了拓展，实现了扩展的眼盒。该系统与RGB彩色激光照明和SLM时分复用结合时可以实现彩色显示。实验证实，该方案实现了在38.6°FOV和20 mm的出瞳距下，大小为8 mm×6 mm的扩展眼盒，可有效解决用户观察到的图像易缺失的问题。