光学组件、显示系统及制造方法与流程

技术特征：
1.一种光学元件的制造方法，包括：步骤s91：提供一透光介质，所述透光介质具有相互平行的第一表面和第二表面，第一感光膜/第一感光板位于所述第一表面上，第二感光膜/第二感光板位于所述第二表面上；步骤s92：利用激光器发射出激光；步骤s93：将所述激光分束成第一激光光束和第二激光光束；步骤s94：将所述第一激光光束分束成第三激光光束和第四激光光束；步骤s95：使所述第三激光光束汇聚到所述透光介质外的第一点，并在从所述第一点出射后入射到所述第一感光膜/第一感光板上；步骤s96：使所述第四激光光束汇聚到所述透光介质外的第二点，并在从所述第二点出射后入射到所述第一感光膜/第一感光板上；步骤s97：被汇聚到所述第一点的第三激光光束与被汇聚到所述第二点的第四激光光束在所述第一感光膜/第一感光板的感光材料内部产生干涉曝光，获得第一体全息光学元件。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：步骤s98：使所述第四激光光束穿过所述第一感光膜/第一感光板，进入所述透光介质内部，并入射到所述第二感光膜/第二感光板上；步骤s99：使所述第二激光光束穿过所述第二感光膜/第二感光板后，汇聚到所述透光介质外的第三点；步骤s100：穿过所述第一感光膜/第一感光板并进入所述透光介质内部的第四激光光束与被汇聚到所述第三点的第二激光光束在所述第二感光膜/第二感光板的感光材料内部产生干涉曝光，获得第二体全息光学元件。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述第一感光膜/第一感光板上设置有楔形棱镜，其中所述步骤s96包括：所述第四激光光束穿过所述楔形棱镜的一表面，以相对于所述第一感光膜/第一感光板的垂直轴向增大的角度入射到所述第一感光膜/第一感光板上。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述步骤s95包括：所述第三激光光束穿过所述楔形棱镜的与所述第一感光膜/第一感光板平行的表面，入射到所述第一感光膜/第一感光板。5.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一感光膜/第一感光板以及所述第二感光膜/第二感光板的感光材料为全彩感光材料，所述步骤s92包括：利用多个激光器发出不同波长的激光光束，合束后出射；所述步骤s97包括：对应于所述多个激光器的不同波长，在所述第一感光膜/第一感光板的感光材料内部同时进行干涉曝光；所述步骤s100包括：对应于所述多个激光器的不同波长，在所述第二感光膜/第二感光板的感光材料内部同时进行干涉曝光。6.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一感光膜/第一感光板以及所述第二感光膜/第二感光板的感光材料为全彩感光材料，所述步骤s92包括：相继地利用多个激光器发出不同波长的激光光束并出射；所述步骤s97包括：对应于所述多个激光器的不同波长，在所述第一感光膜/第一感光板的感光材料内部相继地进行多次干涉曝光；
所述步骤s100包括：对应于所述多个激光器的不同波长，在所述第二感光膜/第二感光板的感光材料内部相继地进行多次干涉曝光。7.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一感光膜/第一感光板以及所述第二感光膜/第二感光板的感光材料为单色感光材料，所述步骤s92包括：利用激光器发出与该单色感光材料对应波长的激光光束并出射；所述步骤s97包括：对应于所述激光器的波长，在所述第一感光膜/第一感光板的感光材料内部进行干涉曝光，获得与所述波长对应的第一体全息光学元件；所述步骤s100包括：对应于所述激光器的波长，在所述第二感光膜/第二感光板的感光材料内部进行干涉曝光，获得与所述波长对应的第二体全息光学元件。8.根据权利要求7所述的方法，还包括：更换可对不同波长的光线进行曝光的第一感光膜/第一感光板以及第二感光膜/第二感光板，通过所述步骤s92、s93、s94、s95、s96、s97、s98、s99和s100，获得与所述不同波长对应的第一体全息光学元件和第二体全息光学元件。9.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述步骤s92包括：由多个激光器发射出不同波长的激光光束；通过光学薄膜分光器对所述不同波长的激光光束进行合束；和对合束后的激光光束进行滤波和准直扩束。10.根据权利要求2所述的方法，还包括：分别将所获得的第一体全息光学元件和第二体全息光学元件作为母版，进行复制。11.一种体全息光学元件，通过如权利要求1-10中任一项所述的方法制成。12.根据权利要求11所述的体全息光学元件，其中所述体全息光学元件是透射式体全息光学元件或反射式体全息光学元件。13.一种光学组件，包括：光束生成器，配置成出射光锥分布的光束组；透光介质，所述透光介质具有第一表面和第二表面，所述第一表面平行于第二表面；第一光束合成器，包括根据权利要求1-10中任一项所述的方法制造的第一体全息光学元件，其位于所述透光介质的第一表面上；和第二光束合成器，包括根据权利要求1-10中任一项所述的方法制造的第二体全息光学元件，其位于所述透光介质的第二表面上，其中，所述第一光束合成器配置成可接收所述光锥分布的光束组，并改变其传播方向，使得其中至少一部分通过所述透光介质传播到所述第二光束合成器上；所述第二光束合成器配置成改变从所述第一光束合成器入射到其上的光束的传播方向，使其以不同角度离开所述第二光束合成器继续传播，其中来源于同一光锥分布的光束组的光束，经过所述第一光束合成器和第二光束合成器改变方向后，离开所述第二光束合成器后汇聚于一点。14.根据权利要求13所述的光学组件，其中所述光锥分布的光束组在所述第一光束合成器上形成的照射区域，与在所述第二光束合成器上形成的照射区域，二者成等比例。15.根据权利要求13所述的光学组件,其中所述第一光束合成器和第二光束合成器在垂直于光轴方向的方向上不重叠，所述光锥分布的光束组的主方向垂直于所述第一光束合成器和第二光束合成器。16.根据权利要求15所述的光学组件,其中所述光锥分布的光束组的边缘光线穿过所
述第一光束合成器的延长线不经过所述第二光束合成器。17.根据权利要求13所述的光学组件，其中所述第一光束合成器配置成使得从其出射的全部光束通过所述透光介质传播到所述第二光束合成器上。18.根据权利要求13所述的光学组件，其中所述光学组件具有入瞳和出瞳，所述光锥的顶点为所述入瞳，来源于同一光锥分布的光束组的光束离开所述第二光束合成器后所汇聚的所述一点为所述出瞳。19.根据权利要求13-18中任一项所述的光学组件,其中所述光束生成器包括图像源和微机电系统，其中所述图像源配置成可生成携带图像像素的颜色信息和/或亮度信息的激光光束；微机电系统配置成可对所述激光光束进行扫描，形成所述光锥分布的光束组，其中所述激光光束为单色或三色激光光束。20.根据权利要求13-18中任一项所述的光学组件,其中所述光束生成器包括：光源，其中所述光源为单色或三色的激光光源、led光源或oled光源，发出发散照明光；dmd、lcos、lcd中的一个或多个，配置成可载入图像，并根据所述图像对所述光源照射到其上的光进行调制；光阑或透镜，配置成接收所述调制的光以形成所述光锥分布的光束组。21.根据权利要求13-18中任一项所述的光学组件,其中所述光束生成器包括：光源，其中所述光源为单色或三色的激光光源、led光源或oled光源，发出发散照明光；透镜，配置成接收所述光源发出的发散照明光，并汇聚到所述光锥的顶点；dmd、lcos、lcd中的一个或多个，位于所述透镜和所述顶点之间，并配置成可载入图像，并根据所述图像对经过所述透镜后照射到其上的光进行调制。22.根据权利要求19所述的光学组件，其中所述微机电系统包括mems振镜，所述图像源所产生的图像是通过所述mems振镜对来自于不同波长的激光器发出的携带图像像素的颜色信息和/或亮度信息的细光束扫描形成的，所述图像源包括多个不同波长的激光器、控制器和合束器，所述控制器与所述多个不同波长的激光器耦合，并控制所述多个不同波长的激光器发射出激光束，所述多个不同波长的激光器的激光束入射到所述合束器，合成为在空间上传播路径重合的近平行性细光束。23.根据权利要求22所述的光学组件，其中所述合束器包括透镜组、以及分别与所述多个不同波长的激光器的波长对应的光学薄膜分光片，其中所述透镜组配置成可调整所述激光器发出的激光束的发散角和/或直径，并投射到对应的光学薄膜分光片上，经过反射或透射形成所述在空间上传播路径重合的近平行性细光束，其中所述透镜组可包含液体透镜或液晶透镜，可通过外部电压控制调节透镜组的等效焦距，用于控制激光器发出的激光束的发散角和/或直径。24.根据权利要求23所述的光学组件，其中所述合束器还包括设置在所述透镜组与所述光学薄膜分光片之间的光阑、波片、偏振片、衰减片，所述合束器还包括与所述透镜组耦合的微电机，所述微电机可调节所述透镜组中透镜间的相对位置以调节从所述透镜组出射的光束的发散角和/或直径。25.根据权利要求13-18中任一项所述的光学组件，其中所述光束组中不同方向的光束携带不同图像像素的颜色信息和/或亮度信息。
26.根据权利要求13-18中任一项所述的光学组件，其中所述第一体全息光学元件和所述第二体全息光学元件为以下组合中的一个：所述第一体全息光学元件为透射式体全息光学元件，所述第二体全息光学元件为反射式体全息光学元件；所述第一体全息光学元件为透射式体全息光学元件，所述第二体全息光学元件为透射式体全息光学元件；所述第一体全息光学元件为反射式体全息光学元件，所述第二体全息光学元件为透射式体全息光学元件；和所述第一体全息光学元件为反射式体全息光学元件，所述第二体全息光学元件为反射式体全息光学元件。27.根据权利要求13-18中任一项所述的光学组件，其中所述第一体全息光学元件和第二体全息光学元件独立地为以下中的任一个：单个彩色体全息光学元件，所述单个彩色体全息光学元件对所述多个激光器的不同波长的激光均发生衍射作用；与所述多个激光器的数目对应的多个单色体全息光学元件，准确对位并堆叠在一起，每一片单色体全息光学元件仅对所对应波长的激光发生衍射作用，而对其它波长的激光不发生衍射作用；数目少于所述多个激光器的多个体全息光学元件，准确对位并堆叠在一起，所述多个体全息光学元件中的至少一个对所述多个激光器中至少两个波长的激光发生衍射作用，而对其它波长的激光不发生衍射作用；其余的体全息光学元件对余下的其它波长中的一个波长的激光发生衍射作用，而对其它波长的激光不发生衍射作用；单个单色体全息光学元件，所述单个单色体全息光学元件仅对一个波长的激光发生衍射作用。28.一种显示系统，包括如权利要求13-27中任一项所述的光学组件。29.根据权利要求28所述的显示系统，还包括图像生成单元，配置成可生成待显示的图像，所述图像生成单元与所述光束生成器耦合，所述光束生成器发射的光束组中不同方向的光束携带所述图像中不同像素的颜色信息和/或亮度信息。30.如权利要求13-27中任一项所述的光学组件或如权利要求28或29所述的显示系统用于近眼显示的应用。31.一种图像投射方法，采用如权利要求13-27中任一项所述的光学组件或如权利要求28或29所述的显示系统实施。

技术总结
本公开涉及一种光学元件的制造方法，包括：提供一透光介质，透光介质具有相互平行的第一表面和第二表面，第一感光膜/第一感光板位于第一表面上，第二感光膜/第二感光板位于第二表面上；利用激光器发射出激光；将激光分束成第一激光光束和第二激光光束；将第一激光光束分束成第三激光光束和第四激光光束；使第三激光光束汇聚到透光介质外的第一点，并在从第一点出射后入射到第一感光膜/第一感光板上；使第四激光光束汇聚到透光介质外的第二点，并在从第二点出射后入射到第一感光膜/第一感光板上；被汇聚到第一点的第三激光光束与被汇聚到第二点的第四激光光束在第一感光膜/第一感光板的感光材料内部产生干涉曝光，获得第一体全息光学元件。第一体全息光学元件。第一体全息光学元件。


技术研发人员：杨鑫 黄正宇
受保护的技术使用者：蒋晶
技术研发日：2020.04.14
技术公布日：2021/10/21