[发明专利]一种复振幅调制全息超薄波导增强现实显示系统及方法

权利要求书

1.一种复振幅调制全息超薄波导增强现实显示系统，其特征在于，其包括：位于波导基板(3)两侧正相对的用于同时加载两幅相位图像的光调制器(1)和用于调制耦合复振幅信号的第一衍射光学元件(2)，所述波导基板(3)的另一端用于耦合输出复振幅信号的第二衍射光学元件(4)；

所述光调制器(1)设置有第一像素区域(101)和第二像素区域(102)，用于同时加载两幅相位图像，以生成复振幅信号；所述第一衍射光学元件(2)设置有与所述第一像素区域(101)对应的单次曝光区域(201)、与所述第二像素区域(102)对应的二次曝光区域(202)，所述二次曝光区域(202)位于所述单次曝光区域(201)和第二衍射光学元件(4)之间；

其中，所述光调制器(1)用于同时加载两幅相位图像，将该两幅相位图像信号调制形成两种相位分布的信号，具体包括：将所要产生的复振幅信号Ee^iθ分解成两幅相位图像信号的叠加公式；对叠加公式计算得到两幅相位图像信号的相位分布θ₁和θ₂；入射到光调制器(1)的第一像素区域(101)的光，经第一相位图像调制形成θ₁的相位分布，入射到光调制器(1)的第二像素区域(102)的光，经第二相位图像调制形成θ₂的相位分布；

所述第一衍射光学元件(2)的单次曝光区域(201)用于将入射到所述单次曝光区域(201)的具有θ₁相位分布的光线调制形成第一信号，在波导基板(3)内传输；

所述第一衍射光学元件(2)的二次曝光区域(202)用于将入射到所述二次曝光区域(202)的具有θ₂相位分布的光线调制形成第二信号，并使第二信号与在波导基板(3)内传输的第一信号重合，完成合束对准，形成复振幅信号E′e^iθ′。

2.如权利要求1所述的复振幅调制全息超薄波导增强现实显示系统，其特征在于：所述第二衍射光学元件(4)位于波导基板(3)上与第一衍射光学元件(2)的同侧/相对侧。

3.一种复振幅调制增强现实显示的方法，其特征在于，其包括以下步骤：

S1、采用一台光调制器(1)同时加载两幅相位图像信号，该两幅相位图像信号调制入射光形成两种不同相位分布的信号；

S2、将两种相位分布的信号经过第一次调制耦合，产生复振幅信号E′e^iθ′；

S3、经第一次调制耦合后的复振幅信号E′e^iθ′在波导基板(3)内经过一定距离的传输，经第二次调制耦合得到复振幅信号Ee^iθ，以输出叠加于真实场景之上的虚拟图像；

所述光调制器(1)设置有第一像素区域(101)和第二像素区域(102)，用于同时加载两幅相位图像，以生成复振幅信号；所述第一次调制耦合采用第一衍射光学元件实现，所述第一衍射光学元件(2)设置有与所述第一像素区域(101)对应的单次曝光区域(201)、与所述第二像素区域(102)对应的二次曝光区域(202)，所述二次曝光区域(202)位于所述单次曝光区域(201)和第二衍射光学元件(4)之间；

所述步骤S1中，将该两幅相位图像信号调制形成两种相位分布的信号的具体方法为：

S11、将所要产生的复振幅信号Ee^iθ分解成两幅相位图像信号的叠加公式；

S12、对叠加公式计算得到两幅相位图像信号的相位分布θ₁和θ₂；

S13、入射到光调制器(1)的第一像素区域(101)的光，经第一相位图像调制后，形成θ₁的相位分布，入射到光调制器(1)的第二像素区域(102)的光，经第二相位图像调制后，形成θ₂的相位分布；

所述步骤S2中，将两种相位分布的信号经过第一次调制耦合，产生复振幅信号E′e^iθ′的具体方法为：

S21、具有θ₁相位分布的光线入射位于波导基板(3)另一侧的第一衍射光学元件(2)的单次曝光区域(201)，经单次曝光区域(201)调制后形成第一信号，在波导基板(3)内传输；

S22、具有θ₂相位分布的光线入射位于波导基板(3)另一侧的第一衍射光学元件(2)的二次曝光区域(202)，经调制后形成第二信号；

S23、经二次曝光区域(202)调制的第二信号与经单次曝光区域(201)调制、在波导基板(3)内传输的第一信号在二次曝光区域(202)重合，完成合束对准，形成复振幅信号E′e^iθ′。