增强现实（Augmented Reality,AR）作为信息显示技术领域热点,随着元宇宙概念的不断升温,在军用和民用等方面都表现出了巨大的应用价值和研究潜力。波导显示因其轻薄、高透过率、色散小等被认为是消费级AR光机模组的主流光学方案。目前还存在视场小、体积大、穿戴性差及产品价格高等诸多问题,迫切需要突破低色散波导设计、轻量化整体结构、柔性光学系统等关键技术,以满足消费市场需求。本文研究了基于波导的柔性彩色增强现实成像系统,首次将柔性波导用于近眼显示模组,研制了兼备柔性的几何光波导彩色成像,且具有轻、薄、柔的波导显示光机模组。完成了光学系统设计和优化,光学元件研制,模组装配和实验验证,证实了所设计模组的柔性弯曲成像特性,主要研究内容和获得的结果如下:（1）确定了柔性彩色波导成像系统设计方案。将系统分为转像系统和目镜系统两个部分进行设计。转像系统负责对光线进行偏转和扩瞳;目镜系统负责对微型显示器光线进行成像。完成了光学系统结构参数的计算,明确系统指标以及分配。（2）完成了柔性彩色波导成像系统设计和优化。通过Zemax进行仿真设计,配合Trace Pro进行杂散光优化,最终得到的系统工作波段为400～700nm,出瞳直径为8mm,视场角为30°,厚度为1.5mm。在截止频率71lp/mm处,全视场的调制传递函数值均大于0.1,畸变小于5%,在波导变形弯曲半径大于500mm情况下,全视场的调制传递函数值在截止频率15lp/mm处均大于0.1,保证了人眼出瞳处大视场观察体验。（3）研制了柔性彩色波导成像系统模组。完成了系统公差分析,确定系统金属模具和目镜系统公差范围,然后基于制备完成的金属模具对转像系统进行加工,并对目镜部件加工,最后对制备完成的转像系统和目镜系统进行胶合装配,完成了柔性波导系统原理样机的研制。（4）验证了柔性彩色波导成像的成像特性:基于柔性彩色波导光机搭建实验平台,进行成像验证,将波导基板贴附于不同曲率基底测试波导不同曲率下的成像质量,结果表明,该系统可实现平面状态和弯曲两种形态下成像。并对系统的视场角、出瞳直径及大小进行了测试,验证了该系统光学参数与所设计参数的一致性。本文首次提出并设计研制出了一套柔性彩色波导AR光机模组,在实现大视场、高成像质量的同时,保证了系统的轻量型和量产可复制性;同时该系统具有平面和弯曲两个形态,可以适用于不同复杂应用环境,为增强现实显示方案提供了新选择,有望推动未来高质量彩色增强现实的应用和发展。