CN114415275A - 曝光设备及近眼显示设备 - Google Patents

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CN114415275A
CN114415275A CN202011172211.5A CN202011172211A CN114415275A CN 114415275 A CN114415275 A CN 114415275A CN 202011172211 A CN202011172211 A CN 202011172211A CN 114415275 A CN114415275 A CN 114415275A
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diffraction
liquid crystal
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江丽
于超
蔡宏
毛慧
浦世亮
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Hangzhou Hikvision Digital Technology Co Ltd
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Abstract

本申请实施例公开了一种曝光设备及近眼显示设备，属于光学技术领域。该曝光设备包括：激光器、偏振分束镜、液晶空间光调制器、第一反射组件、第二反射组件和耦合组件；激光器出射光束，偏振分束镜将透射P偏振光且反射S偏振光；偏振分束镜的第一出光侧和第二出光侧中的至少一侧具有液晶空间光调制器，液晶空间光调制器对入射的光束的相位和振幅进行调制，以使出射的光束为能量分布渐变的光束，第一反射组件反射偏振分束镜的第一出光侧的光束，第二反射组件反射偏振分束镜的第二出光侧的光束，耦合组件用于承载涂覆有光致聚合物材料的全息衍射基板，第一反射组件和第二反射组件出射的光束在全息衍射基板上能够形成衍射效率渐变的全息衍射光栅。

Description

曝光设备及近眼显示设备
技术领域
本申请实施例涉及光学技术领域，特别涉及一种曝光设备及近眼显示设备。
背景技术
现代投影显示技术的发展，促进了近眼显示设备的出现。近眼显示设备主要包括投影组件和显示组件。其中，投影组件用于将图像以光束的方式投影到显示组件上，显示组件用于按照投影组件投影的光束在用户的观测范围内呈现一个虚拟的图像。
目前，显示组件包括光波导镜片，以及设置于光波导镜片上的第一衍射光栅和第二衍射光栅。第一衍射光栅用于将投影组件投影的光束耦合进入光波导镜片中，光束在光波导镜片中进行全反射之后，再经过第二衍射光栅将光束耦合出光波导镜片。为了提高近眼显示设备的视场角，从而提高用户的观测范围，通常需要入射光束在第二衍射光栅中进行多次衍射。也即是，使得一根光束通过第一衍射光栅入射到光波导镜片中，在光波导镜片中进行全反射，在第二衍射光栅上耦出多条光束。
为了保证最终显示的图像的显示效果，图像的亮度均匀度应该尽可能高一些。这样，就需要光束在光波导镜片中多次全反射后，经过第二衍射光栅的光能量的损失尽可能小一些。相关技术是设置第二衍射光栅每次衍射的衍射效率相同，且将第二衍射光栅每次衍射的衍射效率降低到50％以下(比如25％±10％)，来提高图像的亮度均匀度。也即是，经过第二衍射光栅的光束在每一次衍射时的能量损失小于50％。比如，第二衍射光栅的衍射效率为30％，通过光波导镜片传递至第二衍射光栅的光束，在第二衍射光栅中每次衍射的衍射效率都是相同的，即每次衍射光的能量损失为上一次衍射光能量的30％。
但是光束的能量随着衍射次数的增加而不断衰减，且图像的亮度均匀度与光束的能量呈正比，因此，在光束经过第二衍射光栅的多次衍射之后，每次衍射导致的能量损耗使得图像的亮度均匀度较低，进而导致图像的亮度均匀性较差。
发明内容
本申请实施例提供了一种曝光设备及近眼显示设备，可以用于解决相关技术中图像亮度均匀性较差的问题。所述技术方案如下：
第一方面，提供了一种曝光设备，所述曝光设备包括：激光器、偏振分束镜、液晶空间光调制器、第一反射组件、第二反射组件和耦合组件；
所述偏振分束镜位于所述激光器的出光侧，所述激光器用于出射光束，所述偏振分束镜用于将所述光束分为P偏振光和S偏振光，并透射所述P偏振光且反射所述S偏振光；
所述偏振分束镜的第一出光侧和第二出光侧中的至少一侧具有所述液晶空间光调制器，所述第一反射组件用于反射所述偏振分束镜的第一出光侧的光束，所述第二反射组件用于反射所述偏振分束镜的第二出光侧的光束，所述耦合组件位于所述第一反射组件的出光侧和所述第二反射组件的出光侧的交叠区域；
其中，所述液晶空间光调制器用于对入射的光束的相位和振幅进行调制，以使所述液晶空间光调制器出射的光束为能量分布渐变的光束，所述耦合组件用于承载涂覆有光致聚合物材料的全息衍射基板，且所述第一反射组件和所述第二反射组件出射的光束在涂敷有所述光致聚合物材料的全息衍射基板上能够形成衍射效率渐变的全息衍射光栅，所述偏振分束镜的第一出光侧为所述偏振分束镜反射的S偏振光的出光侧，所述偏振分束镜的第二出光侧为所述偏振分束镜透射的P偏振光的出光侧。
可选地，所述偏振分束镜位于所述液晶空间光调制器与所述第一反射组件之间，所述偏振分束镜的第一出光侧背向所述第一反射组件，所述液晶空间光调制器为反射式结构的空间光调制器，且用于对所述偏振分束镜反射的S偏振光的相位和振幅进行调制后得到P偏振光。
可选地，所述液晶空间光调制器位于所述偏振分束镜与所述第一反射组件之间，所述偏振分束镜的第一出光侧朝向所述第一反射组件，所述液晶空间光调制器为透射式结构的空间光调制器，且用于对所述偏振分束镜反射的S偏振光的相位和振幅进行调制后得到P偏振光。
可选地，所述偏振分束镜与所述第二反射组件之间还具有所述液晶空间光调制器，且所述液晶空间光调制器为透射式结构的空间光调制器，用于对所述偏振分束镜透射的P偏振光的相位和振幅进行调制后得到P偏振光。
可选地，所述液晶空间光调制器位于所述偏振分束镜与所述第二反射组件之间，所述液晶空间光调制器为透射式结构的空间光调制器，且用于对所述偏振分束镜透射的P偏振光的相位和振幅进行调制后得到S偏振光。
可选地，所述第一反射组件包括第一反射镜、第一转盘和第一滑轨；
所述第一反射镜固定于所述第一转盘上，所述第一转盘位于所述第一滑轨上，且能够沿着所述第一滑轨滑动，所述第一滑轨的长度方向与所述第一反射镜的入射光的方向平行。
可选地，所述第二反射组件包括第二反射镜、第二转盘和第二滑轨；
所述第二反射镜固定于所述第二转盘上，所述第二转盘位于所述第二滑轨上，且能够沿着所述第二滑轨滑动，所述第二滑轨的长度方向与所述第二反射镜的入射光的方向平行。
可选地，所述光致聚合物材料的耦合组件包括三角棱镜和梯形棱镜；
所述三角棱镜的第一侧面朝向所述第一反射组件，所述三角棱镜的第二侧面与所述全息衍射基板的第一表面接触，且所述三角棱镜的第一侧面与第二侧面之间的夹角为锐角，所述全息衍射基板的第一表面涂覆有所述光致聚合物材料；
所述梯形棱镜的下底面与所述全息衍射基板的第二表面接触。
可选地，所述曝光设备还包括半波片；
所述半波片位于所述激光器与所述偏振分束镜之间，所述半波片用于接收所述激光器出射的光束，并将所述光束导向所述偏振分束镜。
可选地，所述曝光设备还包括准直扩束组件；
所述准直扩束组件位于所述激光器与所述半波片之间，所述准直扩束组件用于将所述激光器出射的光束转换为平行光且增加所述平行光的宽度。
可选地，所述准直扩束组件包括准直透镜和物镜；
所述准直透镜位于所述激光器的出光侧，所述物镜位于所述准直透镜与所述半波片之间，所述准直透镜用于将所述激光器出射的光束转换为平行光，所述物镜用于增加所述平行光的宽度。
可选地，所述曝光设备还包括第三反射镜；
所述第三反射镜位于所述激光器的出光侧且位于所述准直扩束组件的入光侧，所述第三反射镜用于将所述激光器出射的光束反射至所述准直扩束组件。
第二方面，提供了一种近眼显示设备，所述近眼显示设备包括通过所述第一方面中任一所述的曝光设备形成的衍射效率渐变的全息衍射光栅。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
在本申请实施例中，由于液晶空间光调制器可以调制光束的相位和振幅，使得调制后的光束的能量分布是渐变的，因此，在能量分布渐变的光束和另一能量渐变或者能量均匀的光束在光致聚合物材料上发生干涉曝光之后，能够形成衍射效率渐变的衍射光栅。通过衍射效率渐变的衍射光栅对光束进行多次衍射时，可以保证每次衍射后衍射光的能量基本相同，进而将这种衍射光栅应用于近眼显示设备之后，能够提高最终显示的图像的亮度均匀度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种近眼显示设备的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的一种显示组件的结构示意图；
图3是本申请实施例提供的一种显示组件中的光束传播示意图；
图4是本申请实施例提供的一种衍射效率与衍射次数之间的关系示意图；
图5是本申请实施例提供的另一种衍射效率与衍射次数之间的关系示意图；
图6是本申请实施例提供的第一种曝光设备的结构示意图；
图7是本申请实施例提供的第二种曝光设备的结构示意图；
图8是本申请实施例提供的第三种曝光设备的结构示意图；
图9是本申请实施例提供的第四种曝光设备的结构示意图；
图10是本申请实施例提供的第五种曝光设备的结构示意图；
图11是本申请实施例提供的第六种曝光设备的结构示意图；
图12是本申请实施例提供的第七种曝光设备的结构示意图；
图13是本申请实施例提供的第八种曝光设备的结构示意图；
图14是本申请实施例提供的第九种曝光设备的结构示意图。
附图标记：
1：激光器，2：偏振分束镜，3：液晶空间光调制器，4：第一反射组件，5：第二反射组件，6：耦合组件，7：全息衍射基板，8：半波片，9：准直扩束组件，10：第三反射镜；
41：第一反射镜，42：第一转盘，43：第一滑轨，51：第二反射镜，52：第二转盘，53：第二滑轨，61：三角棱镜，62：梯形棱镜，91：准直透镜，92：物镜；
21：偏振分束镜的第一出光侧，22：偏振分束镜的第二出光侧，611：三角棱镜的第一侧面，612：三角棱镜的第二侧面，621：梯形棱镜的下底面。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
在对本申请实施例进行详细地解释说明之前，先对本申请实施例涉及的应用场景和相关术语予以说明。
FOV(Field of view，视场角)：是指用户能够观测到的图像的角度范围。
眼动范围：是指光瞳的可移动范围。也可以理解为，眼睛移动至该范围内的任一位置时，都能够看到清晰的图像，但是，超出该范围可能会呈现图像扭曲、显色错误，甚至不显示内容等问题。
作为一个示例，眼动范围至少与人眼的瞳孔一样大，大约4mm左右。尤其是在近眼显示设备中，人眼需要通过在光波导镜片上移动来查看显示图像，因此眼动范围的尺寸至少要向每个方向延长几毫米。
视场亮度均匀度：整个视场范围内，亮度最小值与亮度最大值之间的比值。
光瞳亮度均匀度：整个眼动范围内，视场范围的亮度平均值的最小值与最大值之间的比值。
光栅倾斜角：光栅波矢与光波导法线的夹角。
光栅周期：一个折射率改变点到相邻一个折射率改变点的长度。
布拉格条件：某个角度某个波长的光束经过光栅结构衍射后满足相长干涉的条件。
衍射效率：入射光经过衍射光栅后衍射光能量与入射光能量的比值。
接下来，对本申请实施例的应用场景进行解释说明。
随着光学技术的发展，投影显示技术也越来越成熟，促进了近眼显示设备的出现。近眼显示设备可以在用户的观测范围内呈现一个虚拟的图像。图1是本申请实施例提供的一种近眼显示设备的结构示意图，如图1所示，近眼显示设备包括投影组件101和显示组件102。
其中，投影组件101用于将图像以光束的方式投影给显示组件102，该投影组件101可以通过LCOS(Liquid Crystal on Silicon，液晶附硅)、LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)、DLP(Digital Light Processing，数字光处理技术)和OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)等技术将获取到的图像投影到显示组件102上。
显示组件102用于按照投影组件101投影的光束，在用户的观测范围内呈现一个虚拟的图像。具体地，显示组件102能够通过衍射光栅将投影组件101投射的光束衍射到观测点，以便接收组件能够接收到该图像，其中，该接收组件可以为人眼或探测器等，本申请实施例中，对该接收组件不作具体限定。
基于图1所示的近眼显示设备，通常用来衡量近眼显示设备的产品性能指标主要包括FOV、眼动范围、亮度均匀度、出瞳距离等参数。亮度均匀度包括视场亮度均匀度和光瞳亮度均匀度，用于反映显示组件102显示图像的显示效果，直接影响用户体验。理论上，视场亮度均匀度需要达到40％以上，人眼在整个视场范围内，浏览显示图像时才不会感觉到明显的亮暗变化。光瞳亮度均匀度需要尽可能高一些，才能保证人眼在眼动范围内移动的时候不会感觉到显示图像的亮度发生明显变化。
但是相关技术中，显示组件102每次衍射的衍射效率都是相同的，这样，随着衍射次数的增加，光束的能量就会不断的衰减，进而导致图像的亮度均匀度较低。所以，为了提高图像的亮度均匀度，本申请实施例提供了一种曝光设备，通过该曝光设备能够制备得到衍射能量损耗较小的衍射光栅。将这种衍射光栅应用到近眼显示设备之后，能够提高图像的亮度均匀度。
为了便于理解，接下来对相关技术提供的近眼显示设备的亮度均匀性较差的原因，以及如何提升近眼设备的亮度均匀性进行解释说明。
图2是一种显示组件102的结构示意图，该显示组件102包括第一衍射光栅1021、第二衍射光栅1022和光波导镜片1023。投影组件101投射一定光谱范围的光束(比如，λ1-λn的光谱范围)至显示组件102，显示组件102的第一衍射光栅1021将投影组件101投射的光束耦合进入光波导镜片1023中，并保证光束在光波导镜片1023中全反射传播，再经过第二衍射光栅1022将光束耦合出光波导镜片1023。
为了消除光栅所带来的色散效应，第一衍射光栅1021和第二衍射光栅1022结构上镜像对称。也即是，第一衍射光栅1021的光栅周期为Λ1，倾斜角为ξ1；第二衍射光栅1022周期为Λ2，倾斜角为-ξ1。
作为一个示例，第一衍射光栅1021和第二衍射光栅1022采用的均是全息光栅结构，其衍射效率由全息材料的折射率调制度和厚度决定。
对于第一衍射光栅1021，倾斜角ξ1、光栅周期Λ1均为已知值，光谱范围内的每一个波长均对应一个满足布拉格条件的入射角度。因此，λ1-λn的光谱范围对应一个满足布拉格条件的入射角度范围[θ1，θn]，该角度范围内的光束能够被第一衍射光栅1021衍射，并经过光波导镜片1023全反射传播到第二衍射光栅1022表面，被第二衍射光栅1022衍射后射出，此时接收组件观察到的视场角为|θn-θ1|。
参见图3，图3是显示组件中的光束传播示意图，接收组件在15mm～20mm出瞳距离处接收到的视场角为θ，在该视场范围内不同波长的入射光束对应的衍射次数不同。作为一个示例，如图3所示，P1位置处的接收组件接收到的波长为λ1的光束的衍射次数是4，接收到的波长为λn的光束的衍射次数是1。
假设投影组件中波长为λ1与波长为λn的入射光束的能量相等，且对于同一个衍射光栅，波长为λ1与波长为λn的光束满足布拉格条件时，对应的衍射效率基本相等。假设第一衍射光栅1021的衍射效率为η01，第二衍射光栅1022的衍射效率为η02，且第二衍射光栅1022是一个衍射效率均匀的光栅，也即是，第二衍射光栅1022每次衍射的衍射效率相同。
假设最左侧视场的光束(对应波长λ1)经过第二衍射光栅1022的第一次衍射后衍射光的能量效率为η1-1、第二次衍射后衍射光的能量效率为η1-2、第三次衍射后衍射光的能量效率为η1-3、……、第N次衍射后衍射光的能量效率为η1-N，则：
η1-1＝η01·η02
η1-2＝η01·(1-η02)·η02
η1-3＝η01·(1-η02)2·η02
……
η1-N＝η01·(1-η02)N-1·η02
由上述算式可知，第二衍射光栅1022的衍射光的能量效率随着衍射次数的增加而衰减。当第二衍射光栅1022的衍射效率η02较大时，η1-1明显大于η1-2、η1-2明显大于η1-3，衍射光的能量效率大幅度衰减，使得出射光束中的高阶次衍射光能量微弱。
假设最右侧视场的光束(对应波长λn)经过第二衍射光栅1022的第一次衍射后衍射光的能量效率为ηn-1、第二次衍射后衍射光的能量效率为ηn-2、第三次衍射后衍射光的能量效率为ηn-3、……、第N次衍射后衍射光的能量效率为ηn-N。上述所有的衍射效率、能量效率均在0～1范围内。则：
ηn-1＝η01·η02
ηn-2＝η01·(1-η02)·η02
ηn-3＝η01·(1-η02)2·η02
……
ηn-N＝η01·(1-η02)N-1·η02
由上述算式可知，第二衍射光栅1022的衍射光的能量效率随着衍射次数的增加而衰减。当第二衍射光栅1022的衍射效率η02较大时，ηn-1明显大于ηn-2、ηn-2明显大于ηn-3，衍射光的能量效率大幅度衰减，使得出射光束中的高阶次衍射光能量微弱。
当最左侧视场的光束与最右侧视场的光束之间相差m次衍射时，最左侧视场的光束与最右侧视场的光束之间的能量比值为(1-η02)m，即整个视场的亮度值从最左侧向最右侧逐渐递减，导致视场亮度均匀性较差。
此外，由图3可知，P1位置的接收组件观察的视场所对应的衍射次数明显低于P2位置的接收组件观察的视场所对应的衍射次数，因此，P2位置处接收组件观察到的视场总能量低于P1位置处。靠近第一衍射光栅1021处眼动位置的能量高于远离第一衍射光栅1021处眼动位置的能量，即眼动范围内的能量从右侧至左侧逐渐递减。当眼动范围较大的时候，眼动范围最左侧的能量明显小于眼动范围最右侧的能量，导致光瞳亮度均匀性较差。
综上分析，为了提升视场亮度均匀度和光瞳亮度均匀度，应该使得第二衍射光栅1022的衍射效率渐变，也即是，保证第二衍射光栅1022的衍射效率随着位置的不同而不同。
假设，第二衍射光栅1022在某一衍射次数的衍射效率表示为η02(x，y)。则最左侧视场的光束(对应波长λ1)经过第二衍射光栅1022的多次衍射后，对应的衍射光的能量效率可以分别表示为：
η1-1＝η01·η02(x1-1，y1-1)
η1-2＝η01·(1-η02(x1-1，y1-1))·η02(x1-2，y1-2)
η1-3＝η01·(1-η02(x1-1，y1-1))·(1-η02(x1-2，y1-2))·η02(x1-3，y1-3)
……
η1-N＝η01·(1-η02(x1-1，y1-1))·(1-η02(x1-2，y1-2))·...·(1-η(x1-(N-1)，y1-(N-1)))·η02(x1-N，y1-N)
其中，上述公式中，η02(x1-1，y1-1)表示波长为λ1的光束在第二衍射光栅1022上发生第一次衍射的位置为(x1-1，y1-1)，该位置处对应的衍射效率为η02(x1-1，y1-1)，以此类推。
同理，最右侧视场的光束(对应波长λn)经过第二衍射光栅1022的多次衍射后，对应的衍射光的能量效率可以分别表示为：
ηn-1＝η01·η02(xn-1，yn-1)
ηn-2＝η01·(1-η02(xn-1，yn-1))·η02(xn-2，yn-2)
ηn-3＝η01·(1-η02(xn-1，yn-1))·(1-η02(xn-2，yn-2))·η02(xn-3，yn-3)
……
ηn-N＝η01·(1-η02(xn-1，yn-1))·(1-η02(xn-2，yn-2))·...·(1-η(xn-(N-1)，yn-(N-1)))·η02(xn-N，yn-N)
其中，上述公式中，η02(xn-1，yn-1)表示波长为λn的光束在第二衍射光栅1022上发生第一次衍射的位置为(xn-1，yn-1)，该位置处对应的衍射效率为η02(xn-1，yn-1)，以此类推。
也即是，为了获得较好的视场亮度均匀性和光瞳亮度均匀性，需要保证η1-1≈η1-2≈…≈η1-N，以及ηn-1≈ηn-2≈…≈ηn-N。根据上述公式，可以得出结论：
η02(x1-1，y1-1)<η02(x1-2，y1-2)<...<η02(x1-N，y1-N)
η02(xn-1，yn-1)<η02(xn-2，yn-2)<...<η02(xn-N，yn-N)
因此，只需要确定第二衍射光栅1022对光束每次进行衍射的衍射效率，使得多次衍射后衍射光的能量效率基本相等即可。这样，当最左侧视场的光束与最右侧视场的光束之间相差m次衍射时，每进行一次衍射，衍射光的能量也基本相等，如此可以将视场亮度均匀性和光瞳亮度均匀性均提升到90％以上。
基于上述分析，为了保证每次进行衍射后，衍射光的能量值都基本相等，衍射效率应随着衍射次数的增加而增加，且每一次衍射光的能量与第一次衍射光的衍射效率相关。
作为一个示例，参见图4，图4是本申请实施例提供的一种衍射效率与衍射次数之间的关系示意图。当第二衍射光栅1022第一次衍射的衍射效率为0.05时，第十次衍射的衍射效率为0.090909。假设第一衍射光栅1021的衍射效率为0.95，则第二衍射光栅1022衍射1～10次后，出射的光束的能量效率均为0.0475。
作为另一个示例，参见图5，图5是本申请实施例提供的另一种衍射效率与衍射次数之间的关系示意图。当第二衍射光栅1022第一次衍射的衍射效率为0.1时，第十次衍射的衍射效率为1。假设第一衍射光栅1021的衍射效率为0.95，则第二衍射光栅1022衍射1～10次后，出射的光束的能量效率为0.095。
需要说明的是，全息光栅衍射效率的变化范围是0～1，但是实际上很难制作出衍射效率达到1的全息光栅，因此，图5中第十次衍射的衍射效率很难达到1，只能通过相应的曝光工艺做到0.95左右，光束在第二衍射光栅1022中的衍射次数最多为10次，很难再增加衍射次数以扩大图像的虚像。由图5可知，当第二衍射光栅1022第一次衍射的衍射效率为0.1时，通过第二衍射光栅1022衍射的次数大于10次的出射光束的能量效率将大幅度减小。
综上，当第二衍射光栅1022第一次衍射的衍射效率为0.05时，至少可以实现10次衍射，且10次衍射中每次衍射的能量效率均为0.0475；当第二衍射光栅1022第一次衍射的衍射效率为0.1时，最多可以实现10次衍射，且10次衍射中每次衍射的能量效率均为0.095。对比图4和图5可知，第二衍射光栅1022第一次衍射的衍射效率越低时，在第二衍射光栅1022上可以实现的衍射次数越多，对应眼动范围也越大，但是每一次衍射后出射的光束的能量效率越低；第二衍射光栅1022第一次衍射的衍射效率越高时，在第二衍射光栅上可以实现的衍射次数越少，但是每一次衍射后出射的光束的能量效率越高。
一般来说，接收组件接收的光束的能量效率不能太低，否则观察到的图像亮度较低，影响用户体验。因此第二衍射光栅1022第一次衍射的衍射效率取0.05～0.1较为合适。用户可以根据实际所需的眼动范围的大小，确定第二衍射光栅1022第一次衍射的衍射效率。
图4和图5给出的是理论分析的衍射次数与衍射效率之间的关系，理论上分析的第二衍射光栅1022是一个衍射效率连续渐变的，但是实际使用时，若视场亮度均匀度和光瞳亮度均匀度没有严格的90％以上的要求，第二衍射光栅1022可以是衍射效率连续渐变的，也可以是衍射效率步进渐变的。衍射效率步进渐变的第二衍射光栅指的是某一块小区域内的衍射效率是相同的，但是相邻两个小区域内的衍射效率是不同的，当该小区域的面积无限小时，即为衍射效率连续渐变的衍射光栅。
经过上述分析，使用衍射效率渐变的衍射光栅可以提高近眼显示设备的视场亮度均匀度和光瞳亮度均匀度，因此，可以将近眼显示设备中衍射效率均匀变化的第二衍射光栅替换为衍射效率渐变的光栅元件。
在分析完理论可行性后，接下来，结合本申请实施例提出的曝光设备，对衍射效率渐变的第二衍射光栅的制备过程进行解释说明。
需要说明的是，第二衍射光栅是对一片光致聚合物材料进行全息干涉曝光制作而成，在制备过程中，可以通过调节光致聚合物材料的厚度和折射率调制度来调节衍射效率。光致聚合物材料的厚度越高，光栅的衍射效率越高；光致聚合物材料的折射率调制度越高，光栅的衍射效率越高。一般，光栅衍射效率最大可以做到95％左右，最低可以做到5％左右。
其中，折射率调制度与曝光剂量密切相关，曝光剂量是曝光强度和曝光时间的乘积，曝光剂的量达到一定值时，为饱和曝光，在饱和曝光的情况下，可以获得较高的衍射效率。当需要的衍射效率较小时，可以采用不饱和曝光方式来实现，也即是，曝光剂的量较少时，为不饱和曝光，在不饱和曝光的情况下，可以获得较低的衍射效率。
对于同一片光致聚合物材料来说，其厚度是固定的，工艺上很难制造出厚度连续或者渐进变化的光致聚合物材料。因此，在制作衍射效率变化的衍射光栅，通过改变光致聚合物材料的厚度来调节衍射效率难度较大。
所以，本申请实施例中，采用调整曝光剂量调节光致聚合物材料的折射率调制度的方法，来控制衍射光栅衍射效率，以形成衍射效率连续渐变的衍射光栅。
图6是本申请实施例提供的第一种曝光设备的结构示意图，参见图6。该曝光设备包括：激光器1、偏振分束镜2、液晶空间光调制器3、第一反射组件4、第二反射组件5和耦合组件6；
激光器1用于出射光束，偏振分束镜2用于将光束分为P偏振光和S偏振光，并透射P偏振光且反射S偏振光；偏振分束镜2的第一出光侧21和第二出光侧22中的至少一侧具有液晶空间光调制器3，第一反射组件4用于反射偏振分束镜2的第一出光侧21的光束，第二反射组件5用于反射偏振分束镜2的第二出光侧22的光束，耦合组件6位于第一反射组件4的出光侧和第二反射组件5的出光侧的交叠区域；其中，液晶空间光调制器3用于对入射的光束的相位和振幅进行调制，以使出射的光束为能量分布渐变的光束，耦合组件6用于承载涂覆有光致聚合物材料的全息衍射基板7，且第一反射组件4和第二反射组件5出射的光束在涂敷有光致聚合物材料的全息衍射基板7上能够形成衍射效率渐变的全息衍射光栅，偏振分束镜2的第一出光侧21为偏振分束镜2反射的S偏振光的出光侧，偏振分束镜2的第二出光侧22为偏振分束镜2透射的P偏振光的出光侧。
需要说明的是，激光器1出射的光束可以为任意波长的光束，用户可以根据实际情况调节激光器1出射的光束的波长，本申请实施例对此不作限制。
作为一个示例，激光器1出射的激光可以包括红光波段的光、绿光波段的光和蓝光波段的光中的至少一种。
还需要说明的是，第一反射组件4和第二反射组件5可以包括一个反射镜。其中，该反射镜的焦距、尺寸等参数均可以根据使用需求进行设置，本申请实施例对此不做限定。
此外，耦合组件6位于第一反射组件4的出光侧和第二反射组件5的出光侧的交叠区域。两束能量分布渐变的光束在涂覆有光致聚合物材料的全息衍射基板7上干涉曝光，光致聚合物材料凝固后可以形成衍射效率渐变的全息衍射光栅。具体地，将光致聚合物材料涂覆在全息衍射基板7上，再将涂覆有光致聚合物材料的全息衍射基板7置于耦合组件6中，第一反射组件4的出射的光束和第二反射组件5出射的光束在涂覆有光致聚合物材料的全息衍射基板7上干涉曝光，在光致聚合物材料内部形成明暗相间的干涉条纹，从而得到衍射效率渐变的全息衍射光栅。
需要说明的是，两束光在光致聚合物材料内部形成明暗相间的干涉条纹，以得到衍射效率渐变的全息衍射光栅时，由于折射率调制度与曝光剂量密切相关，曝光剂量是曝光强度和曝光时间的乘积，因此，当需要的衍射效率较大时，可以在曝光时间不变的情况下增加曝光强度，或者在曝光强度不变的情况下延长曝光时间以进行饱和曝光，从而获得较高的衍射效率。当需要的衍射效率较小时，可以采用不饱和曝光方式来实现，也即是，可以在曝光时间不变的情况下减小曝光强度，或者在曝光强度不变的情况下缩短曝光时间以进行不饱和曝光从而获得较低的衍射效率。
也即是，第一反射组件4的出射的光束和第二反射组件5出射的光束在全息衍射基板7上干涉曝光时，可以根据全息衍射基板7上实际涂覆的光致聚合物材料，设置合适的两束光的曝光强度和曝光时间，在满足不饱和曝光的条件下，在涂敷有光致聚合物材料的全息衍射基板7上能够形成衍射效率渐变的全息衍射光栅。
作为一个示例，参见图6，耦合组件6包括三角棱镜61和梯形棱镜62；三角棱镜61的第一侧面611朝向第一反射组件4，三角棱镜61的第二侧面612与全息衍射基板7的第一表面接触，且三角棱镜61的第一侧面611与第二侧面612之间的夹角为锐角，全息衍射基板7的第一表面涂覆有光致聚合物材料；梯形棱镜62的下底面621与全息衍射基板7的第二表面接触。
需要说明的是，三角棱镜61还可以为其他的棱镜，只要第一侧面611与第二侧面612之间的夹角为锐角即可，图6仅仅是以直角的三角棱镜61作为示例进行说明，并不构成对本申请实施例的限制。
此外，偏振分束镜2的第一出光侧21和第二出光侧22中的至少一侧具有液晶空间光调制器3，也即是，从部署位置而言，液晶空间光调制器3在曝光设备中存在三种可能的部署方式，分别为：在偏振分束镜2的第一出光侧21部署有液晶空间光调制器3；在偏振分束镜2的第一出光侧21和第二出光侧22都部署有液晶空间光调制器3；在偏振分束镜2的第二出光侧22部署有液晶空间光调制器3。
接下来，结合具体的附图对液晶空间光调制器的具体部署方式以及该方式中光束的调制过程进行解释说明。
在第一种可能的部署方式中，液晶空间光调制器3位于偏振分束镜2的第一出光侧21，用于对偏振分束镜2反射的S偏振光的相位和振幅进行调制，得到P偏振光。
需要说明的是，液晶空间光调制器3可以为反射式结构的空间光调制器，参见图6。液晶空间光调制器3也可以为透射式结构的空间光调制器，参见图7，图7是本申请实施例提供的第二种曝光设备的结构示意图，但在这两种结构中，液晶空间光调制器3均位于偏振分束镜2的第一出光侧21。
作为一个示例，参见图6，激光器1出射一束激光，偏振分束镜2用于将光束分为P偏振光和S偏振光，并透射P偏振光且反射S偏振光。偏振分束镜2位于液晶空间光调制器3与第一反射组件4之间，偏振分束镜2的第一出光侧21背向第一反射组件4，液晶空间光调制器3为反射式结构的空间光调制器，且用于对偏振分束镜2反射的S偏振光的相位和振幅进行调制后得到P偏振光。
其中，激光器1出射的光束经过偏振分束镜2后，通过偏振分束镜2反射的S偏振光传播到液晶空间光调制器3，液晶空间光调制器3对S偏振光的相位和振幅进行调制，得到能量分布渐变的P偏振光。P偏振光反射回偏振分束镜2，通过该偏振分束镜2到达第一反射组件4。经过第一反射组件4反射后，该P偏振光到达耦合组件6。这里经过调制得到的P偏振光可以视为物光。
激光器1出射的光束经过偏振分束镜2后，通过偏振分束镜2透射的P偏振光到达第二反射组件5。经过第二反射组件5反射后，该P偏振光到达耦合组件6。这里未经过调制的P偏振光可以视为参考光。
作为另一个示例，参见图7，液晶空间光调制器3位于偏振分束镜2与第一反射组件4之间，偏振分束镜2的第一出光侧21朝向第一反射组件4，液晶空间光调制器3为透射式结构的空间光调制器，且用于对偏振分束镜2反射的S偏振光的相位和振幅进行调制后得到P偏振光。
其中，激光器1出射的光束经过偏振分束镜2后，通过偏振分束镜2反射的S偏振光传播到液晶空间光调制器3，液晶空间光调制器3对S偏振光的相位和振幅进行调制，得到能量分布渐变的P偏振光，P偏振光到达第一反射组件4，经过第一反射组件4反射后，到达耦合组件6。这里经过调制得到的P偏振光可以视为物光。
激光器1出射的光束经过偏振分束镜2后，通过偏振分束镜2透射的P偏振光到达第二反射组件5。经过第二反射组件5反射后，该P偏振光到达耦合组件6。这里未经过调制的P偏振光可以视为参考光。
基于上述图6和图7所示的曝光设备，经过液晶空间光调制器3调制后，物光是能量分布渐变的光束，未经液晶空间光调制器3调制的参考光是能量分布均匀的光束。耦合组件6可以承载涂覆有光致聚合物材料的全息衍射基板7，物光经过三角棱镜61的第一侧面611和第二侧面612后，入射到涂覆有光致聚合物材料的全息衍射基板7上，参考光经过梯形棱镜62的底面621后入射到涂覆有光致聚合物材料的全息衍射基板7上。根据全息衍射基板7上实际涂覆的光致聚合物材料，设置合适的物光和参考光的曝光强度和曝光时间，物光和参考光在满足不饱和曝光的条件下，在涂覆有光致聚合物材料的全息衍射基板7上干涉曝光，能够形成衍射效率变化的全息衍射光栅。
需要说明的是，参考光可以看做是一个标准的高斯光斑，或者一个能量分布均匀的光斑，投射到涂覆有光致聚合物材料的全息衍射基板7上的能量分布是均匀的。物光是被液晶空间光调制器3调制过的光斑，调制后物光的能量分布可以是步进渐变的，也可以是连续渐变的。
若调制后物光的能量分布是步进渐变的，则物光投射到涂覆有光致聚合物材料的全息衍射基板7上的能量分布是梯度变化的，物光和参考光在涂覆有光致聚合物材料的全息衍射基板7上进行干涉曝光，可以形成衍射效率步进渐变的全息衍射光栅。若调制后物光的能量分布是连续渐变的，则物光投射到涂覆有光致聚合物材料的全息衍射基板7上的能量分布是连续变化的，物光和参考光在涂覆有光致聚合物材料的全息衍射基板7上进行干涉曝光，可以形成衍射效率连续渐变的衍射光栅。
在第二种可能的部署方式中，偏振分束镜2的第一出光侧21和第二出光侧22都部署有液晶空间光调制器3，液晶空间光调制器3用于对偏振分束镜2反射的S偏振光的相位和振幅进行调制，得到P偏振光或者S偏振光，也用于对偏振分束镜2透射的P偏振光的相位和振幅进行调制，得到P偏振光或者S偏振光。
需要说明的是，位于偏振分束镜2的第一出光侧21的液晶空间光调制器3可以为反射式结构的空间光调制器，也可以是透射式结构的空间光调制器，本申请实施例对此不作限制。考虑到光束的传播方向，为了避免调制后的光束反射回偏振分束镜2，因传播方向相反而无法到达第二反射组件5，位于偏振分束镜2的第二出光侧22的液晶空间光调制器3只能是透射式结构的空间光调制器。
作为一个示例，参见图8，图8是本申请实施例提供的第三种曝光设备的结构示意图，位于偏振分束镜2的第一出光侧21的液晶空间光调制器3为反射式结构的空间光调制器，位于偏振分束镜2的第二出光侧22的液晶空间光调制器3是透射式结构的空间光调制器。
其中，激光器1出射的光束经过偏振分束镜2后，通过偏振分束镜2反射的S偏振光传播到液晶空间光调制器3，液晶空间光调制器3对S偏振光的相位和振幅进行调制，得到能量分布渐变的P偏振光。P偏振光反射回偏振分束镜2，通过该偏振分束镜2到达第一反射组件4。经过第一反射组件4反射后，该P偏振光到达耦合组件6。这里经过调制得到的P偏振光可以视为物光。
激光器1出射的光束经过偏振分束镜2后，通过偏振分束镜2透射的P偏振光传播到液晶空间光调制器3，液晶空间光调制器3对P偏振光的相位和振幅进行调制，得到能量分布渐变的P偏振光。P偏振光经过第二反射组件5反射后，该P偏振光到达耦合组件6。这里经过调制得到的P偏振光可以视为参考光。
作为另一个示例，参见图9，图9是本申请实施例提供的第四种曝光设备的结构示意图，位于偏振分束镜2的第一出光侧21和第二出光侧22的液晶空间光调制器3均为透射式结构的空间光调制器。
其中，激光器1出射的光束经过偏振分束镜2后，通过偏振分束镜2反射的S偏振光传播到液晶空间光调制器3，液晶空间光调制器3对S偏振光的相位和振幅进行调制，得到能量分布渐变的P偏振光，P偏振光到达第一反射组件4，经过第一反射组件4反射后，到达耦合组件6。这里经过调制得到的P偏振光可以视为物光。
激光器1出射的光束经过偏振分束镜2后，通过偏振分束镜2透射的P偏振光传播到液晶空间光调制器3，液晶空间光调制器3对P偏振光的相位和振幅进行调制，得到P偏振光。P偏振光经过第二反射组件5反射后，该P偏振光到达耦合组件6。这里经过调制得到的P偏振光可以视为参考光。
基于上述图8和图9所示的曝光设备，经过液晶空间光调制器3调制后，物光和参考光都是能量分布渐变的P偏振光。耦合组件6可以承载涂覆有光致聚合物材料的全息衍射基板7，物光经过三角棱镜61的第一侧面611和第二侧面612后，入射到涂覆有光致聚合物材料的全息衍射基板7上，参考光经过梯形棱镜62的底面621后入射到涂覆有光致聚合物材料的全息衍射基板7上。根据全息衍射基板7上实际涂覆的光致聚合物材料，设置合适的物光和参考光的曝光强度和曝光时间，物光和参考光在满足不饱和曝光的条件下，在涂覆有光致聚合物材料的全息衍射基板7上干涉曝光，能够形成衍射效率变化的全息衍射光栅。
需要说明的是，若调制后物光和参考光的能量分布是步进渐变的，则物光和参考光投射到涂覆有光致聚合物材料的全息衍射基板7上的能量分布是梯度变化的。物光和参考光在涂覆有光致聚合物材料的全息衍射基板7上进行干涉曝光，可以形成衍射效率步进渐变的全息衍射光栅。
若调制后物光和参考光的能量分布是连续渐变的，则物光和参考光投射到涂覆有光致聚合物材料的全息衍射基板7上的能量分布是连续变化的。物光和参考光在涂覆有光致聚合物材料的全息衍射基板7上进行干涉曝光，可以形成衍射效率连续渐变的衍射光栅。
此外，需要说明的是，上述图8和图9所示的参考光和物光均以P偏振光进行举例说明，参考光和物光还可以同为S偏振光。为了保证干涉曝光的效果，只需保证进行干涉曝光的物光和参考光同为P偏振光或者同为S偏振光，本申请实施例对此不做限制。
基于上述图9所示的曝光设备，若调制后的参考光和物光同为S偏振光，则光束的传播过程如下：
激光器1出射的光束经过偏振分束镜2后，通过偏振分束镜2反射的S偏振光传播到液晶空间光调制器3，液晶空间光调制器3对S偏振光的相位和振幅进行调制，得到能量分布渐变的S偏振光，S偏振光到达第一反射组件4，经过第一反射组件4反射后，到达耦合组件6。这里经过调制得到的S偏振光可以视为物光。
激光器1出射的光束经过偏振分束镜2后，通过偏振分束镜2透射的P偏振光传播到液晶空间光调制器3，液晶空间光调制器3对P偏振光的相位和振幅进行调制，得到能量分布渐变的S偏振光。S偏振光经过第二反射组件5反射后，该S偏振光到达耦合组件6。这里经过调制得到的S偏振光可以视为参考光。
基于上述描述，参考光和物光的相位和振幅都被液晶空间光调制器3调制过，投射到涂覆有光致聚合物材料的全息衍射基板7上的能量分布可以是梯度变化或者连续变化的，因此，根据全息衍射基板7上实际涂覆的光致聚合物材料，设置合适的物光和参考光的曝光强度和曝光时间，物光和参考光在满足不饱和曝光的条件下，在涂覆有光致聚合物材料的全息衍射基板7进行干涉曝光，能够形成衍射效率步进渐变或者连续渐变的衍射光栅。
在第三种可能的部署方式中，偏振分束镜2的第二出光侧22部署有液晶空间光调制器3，液晶空间刚调制器3用于对偏振分束镜2透射的P偏振光的相位和振幅进行调制，得到S偏振光。
其中，考虑到光束的传播方向，为了避免调制后的光束反射回偏振分束镜2，因传播方向相反而无法到达第二反射组件5，位于偏振分束镜2的第二出光侧22的液晶空间光调制器3只能是透射式结构的空间光调制器。
作为一个示例，参见图10，图10是本申请实施例提供的第五种曝光设备的结构示意图，液晶空间光调制器3位于偏振分束镜2与第二反射组件5之间，液晶空间光调制器3为透射式结构的空间光调制器，且用于对偏振分束镜2透射的P偏振光的相位和振幅进行调制后得到S偏振光。
其中，激光器1出射的光束经过偏振分束镜2后，通过偏振分束镜2反射的S偏振光传播到第一反射组件4，经过第一反射组件4反射后，到达耦合组件6。这里未经调制的S偏振光可以视为参考光。
激光器1出射的光束经过偏振分束镜2后，通过偏振分束镜2透射的P偏振光传播到液晶空间光调制器3，液晶空间光调制器3对P偏振光的相位和振幅进行调制，得到能量分布渐变的S偏振光。S偏振光经过第二反射组件5反射后，到达耦合组件6。这里经过调制得到的S偏振光可以视为物光。
需要说明的是，在图10所示的曝光设备中，参考光可以看做是一个标准的高斯光斑，或者一个能量分布均匀的光斑，投射到涂覆有光致聚合物材料的全息衍射基板7上的能量分布是均匀的。物光是被液晶空间光调制器3调制过的光斑，投射到涂覆有光致聚合物材料的全息衍射基板7上的能量分布是梯度变化或者连续变化的。根据全息衍射基板7上实际涂覆的光致聚合物材料，设置合适的物光和参考光的曝光强度和曝光时间，物光和参考光在满足不饱和曝光的条件下，在涂覆有光致聚合物材料的全息衍射基板7进行干涉曝光，能够形成衍射效率步进渐变或者连续渐变的衍射光栅。
在介绍完液晶空间光调制器在该曝光系统中的部署位置情况后，基于图6所示的曝光设备结构示意图，对该曝光设备还可能包括的其他光学元件进行解释说明。
可选地，为了使得本申请实施例提供的曝光设备在搭建好以后尽可能少的移动光学元件的位置，该曝光设备中还可以在第一反射组件和第二反射组件中增加可以灵活调整反射镜的装置，比如：转盘和滑轨等。
其中，转盘可以绕底座的中心轴旋转，使用转盘可以灵活的调整反射镜接收入射光束的角度，滑轨的方向可以与偏振分束镜在同一中心线上，滑轨可以带动转盘进行移动，调整反射镜和耦合组件6之间的距离，进而调整入射到耦合组件6的入射光束的入射角度。
也即是，若耦合组件6承载有涂覆有光致聚合物材料的全息衍射基板7，则采用转盘和滑轨可以灵活地调整物光和参考光在涂覆有光致聚合物材料的全息衍射基板7上的入射角度和入射位置，进而通过物光和参考光的干涉曝光，形成衍射效率渐变的衍射光栅。
作为一个示例，参见图11，图11是本申请实施例提供的第六种曝光设备的结构示意图，该曝光设备中的第一反射组件4包括第一反射镜41、第一转盘42和第一滑轨43。第一反射镜41固定于第一转盘42上，第一转盘42位于第一滑轨43上，且能够沿着第一滑轨43滑动，第一滑轨43的长度方向与第一反射镜41的入射光的方向平行。
同理，第二反射组件5包括第二反射镜51、第二转盘52和第二滑轨53。第二反射镜51固定于第二转盘52上，第二转盘52位于第二滑轨53上，且能够沿着第二滑轨53滑动，第二滑轨53的长度方向与第二反射镜51的入射光的方向平行。
需要说明的是，本申请实施例中，可以只设置第一反射组件4包括第一反射镜41、第一转盘42和第一滑轨43，第二反射组件5不设置转盘和滑轨；也可以设置第二反射组件5包括第二反射镜51、第二转盘52和第二滑轨53，第一反射组件4不设置转盘和滑轨；还可以如图11所示，为第一反射组件4和第二反射组件5均设置转盘和滑轨。本申请实施例仅以第一反射组件4和第二反射组件5均设置转盘和滑轨作为示例进行解释说明，并不构成对本申请实施例的限制。
可选地，基于上述图11所示的曝光设备，该曝光设备还包括半波片8，半波片用于对激光器1出射的光束中P偏振光或S偏振光的强度比例进行调整。
参见图12，图12是本申请实施例提供的第七种曝光设备的结构示意图。半波片8位于偏振分束镜2的入光侧，半波片8用于接收激光器1出射的光束，并将光束导向偏振分束镜2。
其中，半波片8可以对入射的光束中P偏振光和S偏振光的强度比例进行调整，进而控制入射到偏振分束镜2的光束中P偏振光或S偏振光的强度。
应该理解的是，半波片8可以将入射光束中的P偏振光完全转变为S偏振光，也可以将入射光束中的S偏振光完全转变为P偏振光，还可以调整P偏振光和S偏振光的强度比例，使得从半波片8出射的光束中一部分为S偏振光，一部分为P偏振光。
作为一个示例，在本申请实施例中，半波片8设置在激光器1的出光侧，接收激光器1出射的光束，并调整该光束中P偏振光和S偏振光的强度比例，从而控制光束入射到偏振分束镜2后，透射的P偏振光的比例和反射的S偏振光的比例。
可选地，基于上述图12所示的曝光设备，该曝光设备还包括准直扩束组件9，用于对激光器1出射的光束进行调整。
参见图13，图13是本申请实施例提供的第八种曝光设备的结构示意图。准直扩束组件9位于激光器1与半波片8之间，准直扩束组件9用于将激光器出射的光束转换为平行光且增加平行光的宽度。
作为一个示例，准直扩束组件9包括准直透镜91和物镜92，准直透镜91位于激光器1的出光侧，物镜92位于准直透镜91与半波片8之间，准直透镜91用于将激光器1出射的光束转换为平行光，物镜92用于增加平行光的宽度。
也即是，准直扩束组件9可以扩大从激光器1出射的激光束的光斑直径和发散角，使出射的激光束更加接近准直光束，从而得到宽光束平行光。
除此以外，该准直扩束组件9也可以包括其他的光学透镜，只要可以将激光器1出射的光束转换为宽光束平行光即可，本申请实施例对此不做限制。
可选地，基于上述图13所示的曝光设备，该曝光设备还包括第三反射镜10。
参见图14，图14是本申请实施例提供的第九种曝光设备的结构示意图。第三反射镜10位于激光器1的出光侧且位于准直扩束组件9的入光侧，第三反射镜10用于将激光器1出射的光束反射至准直扩束组件9。
需要说明的是，激光器1的位置一般是固定的，为了灵活调整激光器1出射的激光的角度，使得激光器1出射光束的方向和准直透镜91的中心位于同一水平线上。也即是，增加第三反射镜可以灵活调整激光器1出射激光的角度。
综上所述，在本申请实施例提供的曝光设备中，由于液晶空间光调制器可以调制光束的相位和振幅，使得调制后的光束的能量分布是渐变的，因此，在能量分布渐变的光束和另一能量渐变或者能量均匀的光束在涂覆有光致聚合物材料的全息衍射基板7上发生干涉曝光之后，能够形成衍射效率渐变的衍射光栅。通过衍射效率渐变的衍射光栅对光束进行多次衍射时，可以保证每次衍射后衍射光的能量基本相同，进而将这种衍射光栅应用于近眼显示设备之后，能够提高最终显示的图像的亮度均匀度。
上述所有可选技术方案，均可按照任意结合形成本申请的可选实施例，本申请实施例对此不再一一赘述。
应当理解的是，在本文中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种曝光设备，其特征在于，所述曝光设备包括：激光器(1)、偏振分束镜(2)、液晶空间光调制器(3)、第一反射组件(4)、第二反射组件(5)和耦合组件(6)；
所述偏振分束镜(2)位于所述激光器(1)的出光侧，所述激光器(1)用于出射光束，所述偏振分束镜(2)用于将所述光束分为P偏振光和S偏振光，并透射所述P偏振光且反射所述S偏振光；
所述偏振分束镜(2)的第一出光侧(21)和第二出光侧(22)中的至少一侧具有所述液晶空间光调制器(3)，所述第一反射组件(4)用于反射所述偏振分束镜(2)的第一出光侧(21)的光束，所述第二反射组件(5)用于反射所述偏振分束镜(2)的第二出光侧(22)的光束，所述耦合组件(6)位于所述第一反射组件(4)的出光侧和所述第二反射组件(5)的出光侧的交叠区域；
其中，所述液晶空间光调制器(3)用于对入射的光束的相位和振幅进行调制，以使所述液晶空间光调制器(3)出射的光束为能量分布渐变的光束，所述耦合组件(6)用于承载涂覆有光致聚合物材料的全息衍射基板(7)，且所述第一反射组件(4)和所述第二反射组件(5)出射的光束在涂敷有所述光致聚合物材料的全息衍射基板(7)上能够形成衍射效率渐变的全息衍射光栅，所述偏振分束镜(2)的第一出光侧(21)为所述偏振分束镜(2)反射的S偏振光的出光侧，所述偏振分束镜(2)的第二出光侧(22)为所述偏振分束镜(2)透射的P偏振光的出光侧。
2.如权利要求1所述的曝光设备，其特征在于，所述偏振分束镜(2)位于所述液晶空间光调制器(3)与所述第一反射组件(4)之间，所述偏振分束镜(2)的第一出光侧(21)背向所述第一反射组件(4)，所述液晶空间光调制器(3)为反射式结构的空间光调制器，且用于对所述偏振分束镜(2)反射的S偏振光的相位和振幅进行调制后得到P偏振光。
3.如权利要求1所述的曝光设备，其特征在于，所述液晶空间光调制器(3)位于所述偏振分束镜(2)与所述第一反射组件(4)之间，所述偏振分束镜(2)的第一出光侧(21)朝向所述第一反射组件(4)，所述液晶空间光调制器(3)为透射式结构的空间光调制器，且用于对所述偏振分束镜(2)反射的S偏振光的相位和振幅进行调制后得到P偏振光。
4.如权利要求2或3所述的曝光设备，其特征在于，所述偏振分束镜(2)与所述第二反射组件(5)之间还具有所述液晶空间光调制器(3)，且所述液晶空间光调制器(3)为透射式结构的空间光调制器，用于对所述偏振分束镜(2)透射的P偏振光的相位和振幅进行调制后得到P偏振光。
5.如权利要求1所述的曝光设备，其特征在于，所述液晶空间光调制器(3)位于所述偏振分束镜(2)与所述第二反射组件(5)之间，所述液晶空间光调制器(3)为透射式结构的空间光调制器，且用于对所述偏振分束镜(2)透射的P偏振光的相位和振幅进行调制后得到S偏振光。
6.如权利要求1-5任一所述的曝光设备，其特征在于，所述第一反射组件(4)包括第一反射镜(41)、第一转盘(42)和第一滑轨(43)；
所述第一反射镜(41)固定于所述第一转盘(42)上，所述第一转盘(42)位于所述第一滑轨(43)上，且能够沿着所述第一滑轨(43)滑动，所述第一滑轨(43)的长度方向与所述第一反射镜(41)的入射光的方向平行。
7.如权利要求1-5任一所述的曝光设备，其特征在于，所述第二反射组件(5)包括第二反射镜(51)、第二转盘(52)和第二滑轨(53)；
所述第二反射镜(51)固定于所述第二转盘(52)上，所述第二转盘(52)位于所述第二滑轨(53)上，且能够沿着所述第二滑轨(53)滑动，所述第二滑轨(53)的长度方向与所述第二反射镜(51)的入射光的方向平行。
8.如权利要求1所述的曝光设备，其特征在于，所述耦合组件(6)包括三角棱镜(61)和梯形棱镜(62)；
所述三角棱镜(61)的第一侧面(611)朝向所述第一反射组件(4)，所述三角棱镜(61)的第二侧面(612)与所述全息衍射基板(7)的第一表面接触，且所述三角棱镜(61)的第一侧面(611)与第二侧面(612)之间的夹角为锐角，所述全息衍射基板(7)的第一表面涂覆有所述光致聚合物材料；
所述梯形棱镜(62)的下底面(621)与所述全息衍射基板(7)的第二表面接触。
9.如权利要求1所述的曝光设备，其特征在于，所述曝光设备还包括半波片(8)；
所述半波片(8)位于所述激光器(1)与所述偏振分束镜(2)之间，所述半波片(8)用于接收所述激光器(1)出射的光束，并将所述光束导向所述偏振分束镜(2)。
10.如权利要求9所述的曝光设备，其特征在于，所述曝光设备还包括准直扩束组件(9)；
所述准直扩束组件(9)位于所述激光器(1)与所述半波片(8)之间，所述准直扩束组件(9)用于将所述激光器(1)出射的光束转换为平行光且增加所述平行光的宽度。
11.如权利要求10所述的曝光设备，其特征在于，所述准直扩束组件(9)包括准直透镜(91)和物镜(92)；
所述准直透镜(91)位于所述激光器(1)的出光侧，所述物镜(92)位于所述准直透镜(91)与所述半波片(8)之间，所述准直透镜(91)用于将所述激光器(1)出射的光束转换为平行光，所述物镜(92)用于增加所述平行光的宽度。
12.如权利要求10或11所述的曝光设备，其特征在于，所述曝光设备还包括第三反射镜(10)；
所述第三反射镜(10)位于所述激光器(1)的出光侧且位于所述准直扩束组件(9)的入光侧，所述第三反射镜(10)用于将所述激光器(1)出射的光束反射至所述准直扩束组件(9)。
13.一种近眼显示设备，其特征在于，所述近眼显示设备包括通过权利要求1-12任一所述的曝光设备形成的衍射效率渐变的全息衍射光栅。
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