多区视场角扩大及波导分层彩色显示方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例提供了多区视场角扩大及波导分层彩色显示方法及系统，该方法包括通过多组输入耦合器和输出耦合器实现波导分区显示，并通过波导分层实现彩色显示；该系统包括：波导、至少两个微显示器、至少两组衍射耦合器，衍射耦合器包括输入耦合器和输出耦合器，输入耦合器和输出耦合器设置在波导的同一侧的两端；波导包括多层反射层，每一反射层反射不同颜色的光线；多个微显示器发出的光线平行入射到对应的输入耦合器中。本发明专利技术实施例通过多区曝光设置多组衍射耦合器，并且将波导设置为分层结构，将每个衍射耦合器不同的特定的视场角进行视场叠加，扩大了波导显示系统的视场角，并可以显示彩色图像，提高了波导显示系统显示图像的质量。

Multi zone field angle enlargement and waveguide layered color display method and system

The embodiment of the invention provides a multi region field angle enlargement and color display method and system of layered waveguide, the method includes through multiple input coupler and output coupler waveguide partition display, and realize color through the waveguide layered display; the system comprises a waveguide, at least two micro display, at least two sets of diffractive coupler, diffractive coupler including the input coupler and output coupler, input coupler and output coupler is arranged at two ends of the same side of the waveguide; waveguide includes a multilayer reflective layer, a reflection layer reflects the light of different colors; a plurality of micro display light incident to the parallel input coupler in the corresponding. The embodiment of the invention the exposure set by multi diffraction coupler and waveguide, set to the hierarchical structure, each diffraction coupler with different specific angle of field superposition, enlarged waveguide display system FOV, and can display the color image, improve the image quality of waveguide display system.

【技术实现步骤摘要】
多区视场角扩大及波导分层彩色显示方法及系统
本专利技术实施例涉及近眼显示
，具体涉及多区视场角扩大及波导分层彩色显示方法及系统。
技术介绍
近眼显示是观察者在看外界真实物体的同时，叠加在真实环境中的图像或者数据等信息也可被观看，因此被广泛应用于各个领域，尤其在军事及消费领域。现有技术中，常见的近眼显示技术方案有共轴侧视棱镜方案、阵列式半透膜波导方案、自由曲面方案、全息光栅波导方案。共轴侧视棱镜方案有视场角小、分辨率不高、高厚度及光能利用率低等诸多缺点。阵列式半透膜波导方案，其鬼像严重，即使可以通过角度选择性等先进镀膜技术来解决，但是该法工艺复杂，成本极高。自由曲面方案的缺点是体积较大，且色散问题难以解决。全息光栅波导方案舍弃了复杂光学系统可以有效缩小系统尺寸和质量，但视场角受限。并且一般的波导显示系统由于不同波长不同颜色的光线，在输入时偏折角度的不同，最终到达输出衍射元件时不同波长的光束能量不均匀，导致色彩失真显示出的彩色图像容易失真。因此，如何提出一种方案，能够扩大波导显示器的视场角，并且显示彩色图像，提高波导显示系统显示图像的质量，成为亟待解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术实施例提供了多区视场角扩大及波导分层彩色显示方法及系统。一方面本专利技术实施例提供了多区视场角扩大及波导分层彩色显示方法，所述方法包括：多个微显示器显示待显示图像不同区域对应的图像；多个所述微显示器显示的图像的光线通过波导平行入射到对应的输入耦合器中；所述输入耦合器将接收到的光线进行耦合后经过所述波导衍射到对应的输出耦合器中；所述输出耦合器将接收到的光线经过耦合后输出，多组所述输入耦合器和输出耦合器的视场角进行叠加后将所述待显示图像进行显示；其中，每一组所述输入耦合器和对应的输出耦合器对应有不同角度的视场角，所述波导包括多层反射层，每一反射层反射不同颜色的光线。进一步地，所述输入耦合器将接收到的光线进行耦合后经过波导衍射到对应的输出耦合器中，包括：所述输入耦合器耦合后的光线经过所述波导后，不同颜色的光线经过所述波导的不同反射层反射后，输入到对应的输出耦合器中。另一方面本专利技术实施例提供多区视场角扩大及波导分层彩色显示系统，包括：波导、至少两个微显示器、至少两组衍射耦合器，所述衍射耦合器包括输入耦合器和输出耦合器，所述输入耦合器和所述输出耦合器设置在所述波导的同一侧的两端；所述波导包括多层反射层，每一反射层反射不同颜色的光线；多个所述微显示器发出的光线平行入射到对应的所述输入耦合器中，不同的所述衍射耦合器对应不同角度的视场角，同一组所述衍射耦合器中的所述输入耦合器和所述输出耦合器的记录角度的差值大于预设阈值。进一步地，所述波导包括三层反射层，其中，第一层反射层用于反射红光，第二层反射层用于反射绿光，第三层反射层用于反射蓝光。进一步地，所述微显示器设置在所述波导的与所述输入耦合器相对的侧面。进一步地，所述系统还包括准直透镜，所述准直透镜设置在所述微显示器和所述波导之间。进一步地，所述微显示器的数量与所述输入耦合器的数量相等，且所述微显示器与所述输入耦合器关于所述波导轴对称布置在所述波导的两个侧面。进一步地，所述输入耦合器具有准直功能。进一步地，所述系统还包括隔板，所述隔板设置在任意两个所述微显示器之间。进一步地，所述输入耦合器和所述输出耦合器为体全息光栅。本专利技术实施例提供的多区视场角扩大及波导分层彩色显示方法及系统，通过设置多组衍射耦合器，并且将波导进行分层设置。每个衍射耦合器对应有不同的特定的视场角，不同微显示器发出的光线经过多组衍射耦合器即输入耦合器和输出耦合器的耦合后，实现波导显示系统的视场叠加，进一步扩大了波导显示系统的视场角，并且可以实现彩色光线的反射，避免图像失真，进一步提高了波导显示系统显示图像的质量。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一简单地介绍，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，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为本专利技术实施例中多区视场角扩大及波导分层彩色显示方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例中多区视场角扩大及波导分层彩色显示系统的结构示意图；图3为本专利技术实施例中多区视场角扩大及波导分层彩色显示系统的俯视图；图4为本专利技术实施例中又一多区视场角扩大及波导分层彩色显示系统的结构示意图；图5为本专利技术实施例中又一多区视场角扩大及波导分层彩色显示系统的结构示意图；图6为本专利技术实施例中又一多区视场角扩大及波导分层彩色显示系统的结构示意图；图7为本专利技术实施例中又一多区视场角扩大及波导分层彩色显示系统的结构示意图；图8为本专利技术实施例中第一个输出耦合器的耦合输出示意图；图9为本专利技术实施例中第二个输出耦合器的耦合输出示意图；图10为本专利技术实施例中第三个输出耦合器的耦合输出示意图；图11为本专利技术实施例中的多区视场角扩大及波导分层彩色显示系统的视场叠加示意图；其中，101-输入耦合器；102输入耦合器；103-输入耦合器；201-输出耦合器；202-输出耦合器；203-输出耦合器；3-波导；4-准直透镜；5-微显示器；6-人眼；7-隔板。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1为本专利技术实施例中多区视场角扩大及波导分层彩色显示方法的流程示意图，如图1所示，本专利技术实施例提供一种多区视场角扩大及波导分层彩色显示方法包括：S1、多个微显示器显示待显示图像不同区域对应的图像；S2、多个所述微显示器显示的图像的光线通过波导平行入射到对应的输入耦合器中；S3、所述输入耦合器将接收到的光线进行耦合后经过所述波导衍射到对应的输出耦合器中；S4、所述输出耦合器将接收到的光线经过耦合后输出，多组所述输入耦合器和输出耦合器的视场角进行叠加后将所述待显示图像进行显示；其中，每一组所述输入耦合器和对应的输出耦合器对应有不同角度的视场角，所述波导包括多层反射层，每一反射层反射不同颜色的光线。具体地，本专利技术实施例提供的多区视场角扩大及波导分层彩色显示方法，通过多个微显示器将待显示的图像进行分区显示，微显示器显示的待显示图像的不同区域的图像的光线通过波导，平行入射到对应的输入耦合器中，输入耦合器将接收到的光线进行耦合后，经过波导衍射到对应的输出耦合器中。其中，本专利技术实施例中将波导进行分层设置，即将波导设置为多层反射层，每一层反射层反射不同颜色的光线。因此，输入耦合器耦合后的光线经过所述波导后，不同颜色的光线经过波导的不同反射层反射后，输入到对应的输出耦合器中。输出耦合器将接收到光线进行耦合后，输出至人眼，本专利技术实施例中设置有多对输入耦合器和输出耦合器，每一对输入耦合器和输出耦合器的视场角的角度不同，这样通过多对输入耦合器和输出耦合器耦合后输入到人眼的视场角可以实现叠加，进一步扩大波导显示器的视场角。本专利技术实施例提供的多区本文档来自技高网...

【技术保护点】
多区视场角扩大及波导分层彩色显示方法，其特征在于，所述方法包括：多个微显示器显示待显示图像不同区域对应的图像；多个所述微显示器显示的图像的光线通过波导平行入射到对应的输入耦合器中；所述输入耦合器将接收到的光线进行耦合后经过所述波导衍射到对应的输出耦合器中；所述输出耦合器将接收到的光线经过耦合后输出，多组所述输入耦合器和输出耦合器的视场角进行叠加后将所述待显示图像进行显示；其中，每一组所述输入耦合器和对应的输出耦合器对应有不同角度的视场角，所述波导包括多层反射层，每一反射层反射不同颜色的光线。

【技术特征摘要】
1.多区视场角扩大及波导分层彩色显示方法，其特征在于，所述方法包括：多个微显示器显示待显示图像不同区域对应的图像；多个所述微显示器显示的图像的光线通过波导平行入射到对应的输入耦合器中；所述输入耦合器将接收到的光线进行耦合后经过所述波导衍射到对应的输出耦合器中；所述输出耦合器将接收到的光线经过耦合后输出，多组所述输入耦合器和输出耦合器的视场角进行叠加后将所述待显示图像进行显示；其中，每一组所述输入耦合器和对应的输出耦合器对应有不同角度的视场角，所述波导包括多层反射层，每一反射层反射不同颜色的光线。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述输入耦合器将接收到的光线进行耦合后经过波导衍射到对应的输出耦合器中，包括：所述输入耦合器耦合后的光线经过所述波导后，不同颜色的光线经过所述波导的不同反射层反射后，输入到对应的输出耦合器中。3.多区视场角扩大及波导分层彩色显示系统，其特征在于，所述系统包括：波导、至少两个微显示器、至少两组衍射耦合器，所述衍射耦合器包括输入耦合器和输出耦合器，所述输入耦合器和所述输出耦合器设置在所述波导的同一侧的两端；所述波导包括多层反射层，每一反射层反射不同...

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