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拟转化成果 | 视网膜投影:全景聚焦的增强现实近眼显示技术
来源:中国光学《液晶与显示》(ESCI、Scopus收录,中文核心期刊)2022 年第 5 期 | 作者:4SHQ | 发布时间: 688天前 | 3700 次浏览 | 分享到:

瞳孔追踪的信息动态控制不同位置 LED 发光,以生成瞳孔面不同位置的视点,从而拓展出瞳。另一方面,LED 光源阵列方案亦可实现视点复制。通过高速切换 LED 光源,并同步刷新 SLM 上加载的图像,可以实现视点复制。


  3. 基于全息光学元件的 RPD  

采用几何透镜不利于光学系统的减薄,而透镜全息光学元件(Holographic optical element,HOE)作为离轴的光学组合器,可以较好地解决轻薄化问题。如图4所示,经过光学干涉制备的透镜 HOE,作为平面光学元件,同时具备了聚焦与反射的光学效果。同时由于布拉格光栅的波长选择性,透镜 HOE 对环境光的透过率接近 100%。利用透镜 HOE 对 LBS、LCOS 等图像源光束进行汇聚,可以实现结构紧凑、高光效的 RPD 系统。

图4:(a)透镜 HOE 对 LBS 图像源光束汇聚;(b)透镜 HOE 对 SLM 图像源光束汇聚

图源:液晶与显示, 2022, 37(5): 642. Fig.4


与前述几何透镜 RPD 的出瞳拓展类似,在基于 HOE 的 RPD 中,如图5(a)所示,采用透镜阵列 HOE 产生点光源阵列复制视点,或采用机械偏转镜偏转视点是常见的出瞳拓展方法。此外,如图5(b)所示,HOE 的角度复用特性提供了另一种可能的解决方案,将多个汇聚光束记录到同一个 HOE 中,从而将信号光汇聚到 3 个不同视点。

图5:(a)透镜阵列 HOE 产生的点光源阵列;(b)多个汇聚光束记录到同一个 HOE

图源:液晶与显示, 2022, 37(5): 642. Fig.5


近年来,具备偏振特性的体光栅器件(PVG)或液晶 HOE(LCHOE)也被用于实现 RPD 的出瞳拓展。与传统 HOE 记录干涉光束的强度不同,由于液晶固有的各向异性特性,PVG 对信号光的偏振态非常敏感。该特性结合液晶器件的偏振调制能力,为 RPD 系统出瞳拓展提供新的可能。如图6(a),反射式液晶全息光学元件(LCHOEs)的偏振选择特性,通过控制偏振转换器(PC)动态切换入射光偏振态可以使得左手性 LCHOE 与右手性 LCHOE 分别发挥作用,从而实现 RPD 视点位置的动态切换。如图6(b),同样基于偏振选择性,利用透射式偏振光栅(PG)器件与偏振转换器动态切换光束方向,配合 HOE 产生两组可切换的视点,以缓解传统 HOE 复制视点可能出现的视点串扰及图像丢失。