多层计算全息色像差消除及视度纠正波导显示方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种多层计算全息色像差消除及视度纠正波导显示方法和系统，其中的方法包括控制微型显示器发射的各物光分量以不同的角度经光波导照射在对应的全息图面上；各平面参考光分别与对应的物光分量在对应的全息图面发生干涉，得到输入耦合全息光栅；控制微型显示器以预设角度照射输入耦合全息光栅；出射平行光在光波导中以全反射的形式传播，使得各物光分量分别进入光波导中的输出耦合全息光栅中；输出耦合全息光栅输出用于色像差消除及视度纠正的出射全息图像。本发明专利技术结构简单、应用灵活性强且可靠性高，能够有效消除色差和像差，同时能够输出不同形状的出射光，使得输出的图像适合不同视力水平的使用者观看，达到视度纠正的目的。

Method and system for multi layer computer-generated hologram chromatic aberration elimination and diopter correction waveguide display

The present invention provides a multilayer hologram and eliminate the chromatic aberration corrected diopter waveguide display method and system, wherein the method includes the light emission control components of the micro display at different angles by light irradiation in the waveguide hologram corresponding to the surface; the planar reference light interference occurred in the hologram surface corresponding to stop the object light and the component corresponding to the input coupling holographic grating; micro display control at a preset angle radiation input coupling holographic grating; parallel light emitted in the optical waveguide to spread the total reflection form, the optical components are respectively coupled into the output of holographic grating in optical waveguides; chromatic aberration elimination and exit the holographic image depending on the degree of correction for the output coupling output of holographic grating. The invention has the advantages of simple structure, strong flexibility and high reliability, and can effectively eliminate the chromatic aberration, and can output different shapes of the emitted light, so that the output image for different users to watch the visual level, depending on the degree of the purpose of correction.

【技术实现步骤摘要】
多层计算全息色像差消除及视度纠正波导显示方法和系统
本专利技术涉及全息波导显示
，具体涉及一种多层计算全息色像差消除及视度纠正波导显示方法和系统。
技术介绍
全息波导显示方法结合了全息技术和波导技术，通过计算全息光栅的衍射效应，对光波进行振幅或者相位调制，利用波导对光波进行定向传播，从而实现将虚拟图像以投影的方式和外部场景图像叠加在一起的目的。该方法有效解决了光路离轴传输的问题，并具有体积小，重量轻等优点。在全息波导显示技术里面，全息技术充当着光学透镜的作用，与普通玻璃透镜相比，全息光学元件提供“薄膜光学系统”，也就是说这种元件具有比较轻的质量，并且全息光学元件的功能与底板的形状基本没有关系，易于批量制造，并且生产成本低。最主要的多个全息光学元件可以同时记录在一个全息底板上。而波导所充当的作用是对光进行定向引导，能够使光按照规定的路线传播，和光纤技术一样都是利用了光的全反射定律。传统全息波导显示方法如图1所示，彩色(或者单色)光线通过准直系统进行光线准直之后，耦合进入全息光波导组件，经过输入耦合光栅的衍射作用后，在波导中传播进入输出耦合光栅，经过调制后进入人眼，但传统全息波导显示方法需要添加准直系统来对输入的成像光束进行准直，这样增加了系统的体积和重量，而且增加了系统的成本和复杂程度，应用准直系统无法很好地对不同颜色的光同时进行平行校正，这样会导致色差和像差的产生。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种多层计算全息色像差消除及视度纠正波导显示方法和系统，其结构简单、应用灵活性强且可靠性高，能够有效消除色差和像差，同时能够输出不同形状的出射光，使得输出的图像适合不同视力水平的使用者观看，达到视度纠正的目的。为解决上述技术问题，本专利技术提供以下技术方案：一方面，本专利技术提供了一种多层计算全息色像差消除及视度纠正波导显示方法，所述方法包括：控制微型显示器发射的各物光分量以不同的角度经光波导照射在对应的所述全息图面上，其中，所述物光分量包括物光红色分量、物光绿色分量和物光蓝色分量；将各平面参考光分别以不同的角度照射在对应的全息图面上，使得各平面参考光分别与对应的物光分量在对应的全息图面发生干涉，并得到输入耦合全息光栅，其中，所述平面参考光包括红色参考光、绿参色考光和蓝色参考光；控制所述微型显示器以预设角度照射所述输入耦合全息光栅，使得所述输入耦合全息光栅衍射产生不同颜色的出射平行光；所述出射平行光在所述光波导中以全反射的形式传播，使得各物光分量分别进入光波导中的输出耦合全息光栅中；以及，所述输出耦合全息光栅输出用于色像差消除及视度纠正的出射全息图像。2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述输入耦合全息光栅为三张重叠放置的全息图，其中，所述三张重叠放置的全息图包括：所述红色参考光与物光红色分量发生干涉得到的全息图H1r、所述绿色参考光与物光绿色分量发生干涉得到的全息图H1g、以及，所述蓝色参考光与物光蓝色分量发生干涉得到的全息图H1b。3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述输出耦合全息光栅为三张重叠放置的全息图，其中，所述三张重叠放置的全息图包括：所述红色参考光与物光红色分量发生干涉得到的全息图H2r、所述绿色参考光与物光绿色分量发生干涉得到的全息图H2g、以及，所述蓝色参考光与物光蓝色分量发生干涉得到的全息图H2b。一方面，本专利技术提供了一种反射型多层计算全息色像差消除及视度纠正波导显示系统，所述系统包括：板条状的光波导、分别设置在所述光波导的水平方向上的两个侧面处的计算全息光栅单元和微型显示器；所述计算全息光栅单元有两个，且两个所述计算全息光栅单元分别固定设置所述光波导的同一个侧面上的两端；所述微型显示器平行设置在所述光波导的外部，且所述微型显示器与其中一个计算全息光栅单元相对设置，使得所述微型显示器发出的光线经所述光波导发射至该计算全息光栅单元。进一步的，与所述微型显示器相对设置的一个计算全息光栅单元为反射型输入耦合光栅单元；所述反射型输入耦合光栅单元用于调制所述微型显示器经所述光波导发射的光线，以及，将经调制的光线耦合至所述光波导中进行光传播；远离所述微型显示器的另一个所述计算全息光栅单元为反射型输出耦合光栅单元；所述反射型输出耦合光栅单元用于接收所述光波导传输的光线，以及，将所述光线经所述光波导耦合至所述光波导的外部，使得人眼在所述光波导的外部自所述反射型输出耦合光栅单元看见由所述微型显示器发出的光线构成的虚拟图像。进一步的，各所述计算全息光栅单元均包括多层依次连接的计算全息光栅；所述计算全息光栅的数量等于所述微型显示器发出的彩色发散光中的光波长的类型数，且各层所述计算全息光栅对应彩色发散光中的各波长的光线。另一方面，本专利技术还提供了一种透射型多层计算全息色像差消除及视度纠正波导显示系统，所述系统包括：板条状的光波导、设置在所述光波导的水平方向上的同一侧面处的计算全息光栅单元和微型显示器；所述计算全息光栅单元有两个，且两个所述计算全息光栅单元分别固定设置所述光波导的同一侧面上的两端；所述微型显示器平行设置在其中一个计算全息光栅单元的外部，使得所述微型显示器发出的光线经该计算全息光栅单元透射至所述光波导内。进一步的，与所述微型显示器平行设置的一个计算全息光栅单元为透射型输入耦合光栅单元；所述透射型输入耦合光栅单元用于调制所述微型显示器发射的光线，以及，将经调制的光线耦合至所述光波导中进行光传播；远离所述微型显示器的另一个所述计算全息光栅单元为透射型输出耦合光栅单元；所述透射型输出耦合光栅单元用于接收所述光波导传输的光线，以及，将所述光线耦合至所述光波导的外部，使得人眼自所述透射型输出耦合光栅单元看见由所述微型显示器发出的光线构成的虚拟图像。进一步的，各所述计算全息光栅单元均包括多层依次连接的计算全息光栅；所述计算全息光栅的数量等于所述微型显示器发出的彩色发散光中的光波长的类型数，且各层所述计算全息光栅对应彩色发散光中的各波长的光线。进一步的，所述光波导上设有凸透镜，且所述凸透的凸面的圆心垂直于所述透射型输出耦合光栅单元的中心点，所述凸透镜的凸面设置在所述光波导的外部；或者，所述光波导上设有凹透镜，且所述凹透的凹面的圆心垂直于所述透射型输出耦合光栅单元的中心点，所述凹透镜的凹面设置在所述光波导的内部。由上述技术方案可知，本专利技术所述的一种多层计算全息色像差消除及视度纠正波导显示方法和系统，其中的方法包括控制微型显示器发射的各物光分量以不同的角度经光波导照射在对应的全息图面上；各平面参考光分别与对应的物光分量在对应的全息图面发生干涉，得到输入耦合全息光栅；控制微型显示器以预设角度照射输入耦合全息光栅；出射平行光在光波导中以全反射的形式传播，使得各物光分量分别进入光波导中的输出耦合全息光栅中；输出耦合全息光栅输出用于色像差消除及视度纠正的出射全息图像。本专利技术的系统结构简单、应用灵活性强且可靠性高，能够有效消除色差和像差，同时能够输出不同形状的出射光，使得输出的图像适合不同视力水平的使用者观看，达到视度纠正的目的。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层计算全息色像差消除及视度纠正波导显示方法，其特征在于，所述方法包括：控制微型显示器发射的各物光分量以不同的角度经光波导照射在对应的所述全息图面上，其中，所述物光分量包括物光红色分量、物光绿色分量和物光蓝色分量；将各平面参考光分别以不同的角度照射在对应的全息图面上，使得各平面参考光分别与对应的物光分量在对应的全息图面发生干涉，并得到输入耦合全息光栅，其中，所述平面参考光包括红色参考光、绿参色考光和蓝色参考光；控制所述微型显示器以预设角度照射所述输入耦合全息光栅，使得所述输入耦合全息光栅衍射产生不同颜色的出射平行光；所述出射平行光在所述光波导中以全反射的形式传播，使得各物光分量分别进入光波导中的输出耦合全息光栅中；以及，所述输出耦合全息光栅输出用于色像差消除及视度纠正的出射全息图像。

【技术特征摘要】
1.一种多层计算全息色像差消除及视度纠正波导显示方法，其特征在于，所述方法包括：控制微型显示器发射的各物光分量以不同的角度经光波导照射在对应的所述全息图面上，其中，所述物光分量包括物光红色分量、物光绿色分量和物光蓝色分量；将各平面参考光分别以不同的角度照射在对应的全息图面上，使得各平面参考光分别与对应的物光分量在对应的全息图面发生干涉，并得到输入耦合全息光栅，其中，所述平面参考光包括红色参考光、绿参色考光和蓝色参考光；控制所述微型显示器以预设角度照射所述输入耦合全息光栅，使得所述输入耦合全息光栅衍射产生不同颜色的出射平行光；所述出射平行光在所述光波导中以全反射的形式传播，使得各物光分量分别进入光波导中的输出耦合全息光栅中；以及，所述输出耦合全息光栅输出用于色像差消除及视度纠正的出射全息图像。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述输入耦合全息光栅为三张重叠放置的全息图，其中，所述三张重叠放置的全息图包括：所述红色参考光与物光红色分量发生干涉得到的全息图H1r、所述绿色参考光与物光绿色分量发生干涉得到的全息图H1g、以及，所述蓝色参考光与物光蓝色分量发生干涉得到的全息图H1b。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述输出耦合全息光栅为三张重叠放置的全息图，其中，所述三张重叠放置的全息图包括：所述红色参考光与物光红色分量发生干涉得到的全息图H2r、所述绿色参考光与物光绿色分量发生干涉得到的全息图H2g、以及，所述蓝色参考光与物光蓝色分量发生干涉得到的全息图H2b。4.一种反射型多层计算全息色像差消除及视度纠正波导显示系统，其特征在于，所述系统包括：板条状的光波导、分别设置在所述光波导的水平方向上的两个侧面处的计算全息光栅单元和微型显示器；所述计算全息光栅单元有两个，且两个所述计算全息光栅单元分别固定设置所述光波导的同一个侧面上的两端；所述微型显示器平行设置在所述光波导的外部，且所述微型显示器与其中一个计算全息光栅单元相对设置，使得所述微型显示器发出的光线经所述光波导发射至该计算全息光栅单元。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，与所述微型显示器相对设置的一个计算全息光栅单元为反射型输入耦合光栅单元；所述反射型输入耦合光栅单元用于调制所述微型显示器经所述光波导发射的光线，以及，将经调制的光线耦合至...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘娟，施学良，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11