本發(fā)明涉及全息波導(dǎo)顯示技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多層計(jì)算全息色像差消除及視度糾正波導(dǎo)顯示方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

全息波導(dǎo)顯示方法結(jié)合了全息技術(shù)和波導(dǎo)技術(shù)，通過(guò)計(jì)算全息光柵的衍射效應(yīng)，對(duì)光波進(jìn)行振幅或者相位調(diào)制，利用波導(dǎo)對(duì)光波進(jìn)行定向傳播，從而實(shí)現(xiàn)將虛擬圖像以投影的方式和外部場(chǎng)景圖像疊加在一起的目的。該方法有效解決了光路離軸傳輸?shù)膯?wèn)題，并具有體積小，重量輕等優(yōu)點(diǎn)。在全息波導(dǎo)顯示技術(shù)里面，全息技術(shù)充當(dāng)著光學(xué)透鏡的作用，與普通玻璃透鏡相比，全息光學(xué)元件提供“薄膜光學(xué)系統(tǒng)”，也就是說(shuō)這種元件具有比較輕的質(zhì)量，并且全息光學(xué)元件的功能與底板的形狀基本沒(méi)有關(guān)系，易于批量制造，并且生產(chǎn)成本低。最主要的多個(gè)全息光學(xué)元件可以同時(shí)記錄在一個(gè)全息底板上。而波導(dǎo)所充當(dāng)?shù)淖饔檬菍?duì)光進(jìn)行定向引導(dǎo)，能夠使光按照規(guī)定的路線傳播，和光纖技術(shù)一樣都是利用了光的全反射定律。

傳統(tǒng)全息波導(dǎo)顯示方法如圖1所示，彩色(或者單色)光線通過(guò)準(zhǔn)直系統(tǒng)進(jìn)行光線準(zhǔn)直之后，耦合進(jìn)入全息光波導(dǎo)組件，經(jīng)過(guò)輸入耦合光柵的衍射作用后，在波導(dǎo)中傳播進(jìn)入輸出耦合光柵，經(jīng)過(guò)調(diào)制后進(jìn)入人眼，但傳統(tǒng)全息波導(dǎo)顯示方法需要添加準(zhǔn)直系統(tǒng)來(lái)對(duì)輸入的成像光束進(jìn)行準(zhǔn)直，這樣增加了系統(tǒng)的體積和重量，而且增加了系統(tǒng)的成本和復(fù)雜程度，應(yīng)用準(zhǔn)直系統(tǒng)無(wú)法很好地對(duì)不同顏色的光同時(shí)進(jìn)行平行校正，這樣會(huì)導(dǎo)致色差和像差的產(chǎn)生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種多層計(jì)算全息色像差消除及視度糾正波導(dǎo)顯示方法和系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、應(yīng)用靈活性強(qiáng)且可靠性高，能夠有效消除色差和像差，同時(shí)能夠輸出不同形狀的出射光，使得輸出的圖像適合不同視力水平的使用者觀看，達(dá)到視度糾正的目的。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

一方面，本發(fā)明提供了一種多層計(jì)算全息色像差消除及視度糾正波導(dǎo)顯示方法，所述方法包括：

控制微型顯示器發(fā)射的各物光分量以不同的角度經(jīng)光波導(dǎo)照射在對(duì)應(yīng)的所述全息圖面上，其中，所述物光分量包括物光紅色分量、物光綠色分量和物光藍(lán)色分量；

將各平面參考光分別以不同的角度照射在對(duì)應(yīng)的全息圖面上，使得各平面參考光分別與對(duì)應(yīng)的物光分量在對(duì)應(yīng)的全息圖面發(fā)生干涉，并得到輸入耦合全息光柵，其中，所述平面參考光包括紅色參考光、綠參色考光和藍(lán)色參考光；

控制所述微型顯示器以預(yù)設(shè)角度照射所述輸入耦合全息光柵，使得所述輸入耦合全息光柵衍射產(chǎn)生不同顏色的出射平行光；

所述出射平行光在所述光波導(dǎo)中以全反射的形式傳播，使得各物光分量分別進(jìn)入光波導(dǎo)中的輸出耦合全息光柵中；

以及，所述輸出耦合全息光柵輸出用于色像差消除及視度糾正的出射全息圖像。

2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述輸入耦合全息光柵為三張重疊放置的全息圖，其中，所述三張重疊放置的全息圖包括：所述紅色參考光與物光紅色分量發(fā)生干涉得到的全息圖H_1r、所述綠色參考光與物光綠色分量發(fā)生干涉得到的全息圖H_1g、以及，所述藍(lán)色參考光與物光藍(lán)色分量發(fā)生干涉得到的全息圖H_1b。

3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述輸出耦合全息光柵為三張重疊放置的全息圖，其中，所述三張重疊放置的全息圖包括：所述紅色參考光與物光紅色分量發(fā)生干涉得到的全息圖H_2r、所述綠色參考光與物光綠色分量發(fā)生干涉得到的全息圖H_2g、以及，所述藍(lán)色參考光與物光藍(lán)色分量發(fā)生干涉得到的全息圖H_2b。

一方面，本發(fā)明提供了一種反射型多層計(jì)算全息色像差消除及視度糾正波導(dǎo)顯示系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：板條狀的光波導(dǎo)、分別設(shè)置在所述光波導(dǎo)的水平方向上的兩個(gè)側(cè)面處的計(jì)算全息光柵單元和微型顯示器；

所述計(jì)算全息光柵單元有兩個(gè)，且兩個(gè)所述計(jì)算全息光柵單元分別固定設(shè)置所述光波導(dǎo)的同一個(gè)側(cè)面上的兩端；

所述微型顯示器平行設(shè)置在所述光波導(dǎo)的外部，且所述微型顯示器與其中一個(gè)計(jì)算全息光柵單元相對(duì)設(shè)置，使得所述微型顯示器發(fā)出的光線經(jīng)所述光波導(dǎo)發(fā)射至該計(jì)算全息光柵單元。

進(jìn)一步的，與所述微型顯示器相對(duì)設(shè)置的一個(gè)計(jì)算全息光柵單元為反射型輸入耦合光柵單元；

所述反射型輸入耦合光柵單元用于調(diào)制所述微型顯示器經(jīng)所述光波導(dǎo)發(fā)射的光線，以及，將經(jīng)調(diào)制的光線耦合至所述光波導(dǎo)中進(jìn)行光傳播；

遠(yuǎn)離所述微型顯示器的另一個(gè)所述計(jì)算全息光柵單元為反射型輸出耦合光柵單元；

所述反射型輸出耦合光柵單元用于接收所述光波導(dǎo)傳輸?shù)墓饩€，以及，將所述光線經(jīng)所述光波導(dǎo)耦合至所述光波導(dǎo)的外部，使得人眼在所述光波導(dǎo)的外部自所述反射型輸出耦合光柵單元看見(jiàn)由所述微型顯示器發(fā)出的光線構(gòu)成的虛擬圖像。

進(jìn)一步的，各所述計(jì)算全息光柵單元均包括多層依次連接的計(jì)算全息光柵；

所述計(jì)算全息光柵的數(shù)量等于所述微型顯示器發(fā)出的彩色發(fā)散光中的光波長(zhǎng)的類型數(shù)，且各層所述計(jì)算全息光柵對(duì)應(yīng)彩色發(fā)散光中的各波長(zhǎng)的光線。

另一方面，本發(fā)明還提供了一種透射型多層計(jì)算全息色像差消除及視度糾正波導(dǎo)顯示系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：板條狀的光波導(dǎo)、設(shè)置在所述光波導(dǎo)的水平方向上的同一側(cè)面處的計(jì)算全息光柵單元和微型顯示器；

所述計(jì)算全息光柵單元有兩個(gè)，且兩個(gè)所述計(jì)算全息光柵單元分別固定設(shè)置所述光波導(dǎo)的同一側(cè)面上的兩端；

所述微型顯示器平行設(shè)置在其中一個(gè)計(jì)算全息光柵單元的外部，使得所述微型顯示器發(fā)出的光線經(jīng)該計(jì)算全息光柵單元透射至所述光波導(dǎo)內(nèi)。

進(jìn)一步的，與所述微型顯示器平行設(shè)置的一個(gè)計(jì)算全息光柵單元為透射型輸入耦合光柵單元；

所述透射型輸入耦合光柵單元用于調(diào)制所述微型顯示器發(fā)射的光線，以及，將經(jīng)調(diào)制的光線耦合至所述光波導(dǎo)中進(jìn)行光傳播；

遠(yuǎn)離所述微型顯示器的另一個(gè)所述計(jì)算全息光柵單元為透射型輸出耦合光柵單元；

所述透射型輸出耦合光柵單元用于接收所述光波導(dǎo)傳輸?shù)墓饩€，以及，將所述光線耦合至所述光波導(dǎo)的外部，使得人眼自所述透射型輸出耦合光柵單元看見(jiàn)由所述微型顯示器發(fā)出的光線構(gòu)成的虛擬圖像。

進(jìn)一步的，各所述計(jì)算全息光柵單元均包括多層依次連接的計(jì)算全息光柵；

所述計(jì)算全息光柵的數(shù)量等于所述微型顯示器發(fā)出的彩色發(fā)散光中的光波長(zhǎng)的類型數(shù)，且各層所述計(jì)算全息光柵對(duì)應(yīng)彩色發(fā)散光中的各波長(zhǎng)的光線。

進(jìn)一步的，所述光波導(dǎo)上設(shè)有凸透鏡，且所述凸透的凸面的圓心垂直于所述透射型輸出耦合光柵單元的中心點(diǎn)，所述凸透鏡的凸面設(shè)置在所述光波導(dǎo)的外部；

或者，所述光波導(dǎo)上設(shè)有凹透鏡，且所述凹透的凹面的圓心垂直于所述透射型輸出耦合光柵單元的中心點(diǎn)，所述凹透鏡的凹面設(shè)置在所述光波導(dǎo)的內(nèi)部。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明所述的一種多層計(jì)算全息色像差消除及視度糾正波導(dǎo)顯示方法和系統(tǒng)，其中的方法包括控制微型顯示器發(fā)射的各物光分量以不同的角度經(jīng)光波導(dǎo)照射在對(duì)應(yīng)的全息圖面上；各平面參考光分別與對(duì)應(yīng)的物光分量在對(duì)應(yīng)的全息圖面發(fā)生干涉，得到輸入耦合全息光柵；控制微型顯示器以預(yù)設(shè)角度照射輸入耦合全息光柵；出射平行光在光波導(dǎo)中以全反射的形式傳播，使得各物光分量分別進(jìn)入光波導(dǎo)中的輸出耦合全息光柵中；輸出耦合全息光柵輸出用于色像差消除及視度糾正的出射全息圖像。本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、應(yīng)用靈活性強(qiáng)且可靠性高，能夠有效消除色差和像差，同時(shí)能夠輸出不同形狀的出射光，使得輸出的圖像適合不同視力水平的使用者觀看，達(dá)到視度糾正的目的。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的傳統(tǒng)全息波導(dǎo)顯示方法的應(yīng)用流程示意圖。

圖2是本發(fā)明的一種多層計(jì)算全息色像差消除及視度糾正波導(dǎo)顯示方法的流程示意圖。

圖3是本發(fā)明的一種反射性多層計(jì)算全息色像差消除及視度糾正波導(dǎo)顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明的反射性多層計(jì)算全息色像差消除及視度糾正波導(dǎo)顯示系統(tǒng)中計(jì)算全息光柵單元2的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明的反射型多層計(jì)算全息色像差消除及視度糾正波導(dǎo)顯示系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例中的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及光線傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本發(fā)明的反射型多層計(jì)算全息色像差消除及視度糾正波導(dǎo)顯示系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例中系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)俯視圖。

圖7是本發(fā)明的反射型多層計(jì)算全息色像差消除及視度糾正波導(dǎo)顯示系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例中的人眼與計(jì)算全息光柵單元2的位置關(guān)系示意圖。

圖8是本發(fā)明的反射型多層計(jì)算全息色像差消除及視度糾正波導(dǎo)顯示系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例中的適用于遠(yuǎn)視人群使用的光線路徑示意圖。

圖9是本發(fā)明的反射型多層計(jì)算全息色像差消除及視度糾正波導(dǎo)顯示系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例中的適用于近視人群使用的光線路徑示意圖。

圖10是本發(fā)明的一種透射型多層計(jì)算全息色像差消除及視度糾正波導(dǎo)顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖11是本發(fā)明的透射型多層計(jì)算全息色像差消除及視度糾正波導(dǎo)顯示系統(tǒng)中計(jì)算全息光柵單元2的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖12是本發(fā)明的透射型多層計(jì)算全息色像差消除及視度糾正波導(dǎo)顯示系統(tǒng)中光波導(dǎo)1的一種結(jié)構(gòu)示意圖。

圖13是本發(fā)明的透射型多層計(jì)算全息色像差消除及視度糾正波導(dǎo)顯示系統(tǒng)中光波導(dǎo)1的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。

圖14是本發(fā)明的透射型多層計(jì)算全息色像差消除及視度糾正波導(dǎo)顯示系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例中的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及光線傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)示意圖。

圖15是本發(fā)明的透射型多層計(jì)算全息色像差消除及視度糾正波導(dǎo)顯示系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例中的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)俯視圖。

圖16是本發(fā)明的透射型多層計(jì)算全息色像差消除及視度糾正波導(dǎo)顯示系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例中的人眼與計(jì)算全息光柵單元2的位置關(guān)系示意圖。

圖17是本發(fā)明的透射型多層計(jì)算全息色像差消除及視度糾正波導(dǎo)顯示系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例中的適用于遠(yuǎn)視人群使用的光線路徑示意圖。

圖18是本發(fā)明的透射型多層計(jì)算全息色像差消除及視度糾正波導(dǎo)顯示系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例中的適用于近視人群使用的光線路徑示意圖。

其中，1-光波導(dǎo)；11-凸透鏡；12-凹透鏡；2-計(jì)算全息光柵單元；21-反射型輸入耦合光柵單元；22-反射型輸出耦合光柵單元；23-計(jì)算全息光柵；24-透射型輸入耦合光柵單元；25-透射型輸出耦合光柵單元；3-微型顯示器。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明的實(shí)施例一提供了一種多層計(jì)算全息色像差消除及視度糾正波導(dǎo)顯示方法的具體實(shí)施方式，參見(jiàn)圖2，該一種多層計(jì)算全息色像差消除及視度糾正波導(dǎo)顯示方法具體包括如下內(nèi)容：

步驟100：控制微型顯示器發(fā)射的各物光分量以不同的角度經(jīng)光波導(dǎo)照射在對(duì)應(yīng)的所述全息圖面上。

在步驟100中，所述物光分量包括物光紅色分量、物光綠色分量和物光藍(lán)色分量。

步驟200：將各平面參考光分別以不同的角度照射在對(duì)應(yīng)的全息圖面上，使得各平面參考光分別與對(duì)應(yīng)的物光分量在對(duì)應(yīng)的全息圖面發(fā)生干涉，并得到輸入耦合全息光柵。

在步驟200中：所述平面參考光包括紅色參考光、綠參色考光和藍(lán)色參考光。

步驟300：控制所述微型顯示器以預(yù)設(shè)角度照射所述輸入耦合全息光柵，使得所述輸入耦合全息光柵衍射產(chǎn)生不同顏色的出射平行光。

在步驟300中，所述輸入耦合全息光柵為三張重疊放置的全息圖，其中，所述三張重疊放置的全息圖包括：所述紅色參考光與物光紅色分量發(fā)生干涉得到的全息圖H_1r、所述綠色參考光與物光綠色分量發(fā)生干涉得到的全息圖H_1g、以及，所述藍(lán)色參考光與物光藍(lán)色分量發(fā)生干涉得到的全息圖H_1b。

步驟400：所述出射平行光在所述光波導(dǎo)中以全反射的形式傳播，使得各物光分量分別進(jìn)入光波導(dǎo)中的輸出耦合全息光柵中。

在步驟400中，所述輸出耦合全息光柵為三張重疊放置的全息圖，其中，所述三張重疊放置的全息圖包括：所述紅色參考光與物光紅色分量發(fā)生干涉得到的全息圖H_2r、所述綠色參考光與物光綠色分量發(fā)生干涉得到的全息圖H_2g、以及，所述藍(lán)色參考光與物光藍(lán)色分量發(fā)生干涉得到的全息圖H_2b。

步驟500：所述輸出耦合全息光柵輸出用于色像差消除及視度糾正的出射全息圖像。

在上述描述中，首先將微型顯示器發(fā)出發(fā)散光波中紅、綠、藍(lán)三個(gè)分量作為物光，分別經(jīng)空間自由傳播到波導(dǎo)上各波長(zhǎng)的對(duì)應(yīng)全息圖面；將紅、綠、藍(lán)三束平面參考光分別以不同的角度照射在各自對(duì)應(yīng)的全息圖面，分別與其對(duì)應(yīng)的物光顏色分量在對(duì)應(yīng)的全息面發(fā)生干涉，得到三張重疊放置的全息圖，我們稱之為輸入耦合全息光柵，即紅色參考光與物光紅色分量發(fā)生干涉得到H_1r，綠色參考光與物光綠色分量發(fā)生干涉得到H_1g，藍(lán)色參考光與物光藍(lán)色分量發(fā)生干涉得到H_1b。用微型顯示器以記錄時(shí)的角度照射第二步得到的輸入耦合全息光柵，全息光柵衍射產(chǎn)生不同顏色的出射平行光，并在波導(dǎo)中以全反射的形式傳播，最后各顏色的光作為物光分別進(jìn)入波導(dǎo)上另外一處與各波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的全息圖面。根據(jù)實(shí)際的需求，計(jì)算產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)三種相應(yīng)形狀的光波作為參考光照射在第三步中所述的全息圖面處。分別與其對(duì)應(yīng)的物光顏色分量發(fā)生干涉，得到三張互相重疊放置的全息圖，我們稱之為輸出耦合全息光柵，即紅色參考光與物光紅色分量發(fā)生干涉得到H_2r，綠色參考光與物光綠色分量發(fā)生干涉得到H_2g，藍(lán)色參考光與物光藍(lán)色分量發(fā)生干涉得到H_2b。用微型顯示器以記錄時(shí)的角度照射輸入耦合光柵，那么在出射耦合光柵處就可以得到消除色差-像差并且能夠校正使用者視力的出射圖像。

從上述描述可知，本發(fā)明的實(shí)施例應(yīng)用靈活性強(qiáng)且可靠性高，能夠有效消除色差和像差并實(shí)現(xiàn)視度糾正。

本發(fā)明的實(shí)施例二提供了一種反射型多層計(jì)算全息色像差消除及視度糾正波導(dǎo)顯示系統(tǒng)的具體實(shí)施方式，參見(jiàn)圖3，該反射型全息波導(dǎo)顯示系統(tǒng)具體包括如下內(nèi)容：

板條狀的光波導(dǎo)1、分別設(shè)置在所述光波導(dǎo)1的水平方向上的兩個(gè)側(cè)面處的計(jì)算全息光柵單元2和微型顯示器3。

在上述描述中，在該反射型全息波導(dǎo)顯示系統(tǒng)中，光波導(dǎo)1的兩個(gè)較長(zhǎng)且相對(duì)的側(cè)面處分別設(shè)有計(jì)算全息光柵單元2和微型顯示器3，其中的光波導(dǎo)1(optical waveguide)是引導(dǎo)光波在其中傳播的介質(zhì)裝置，該反射型全息波導(dǎo)顯示系統(tǒng)中的光波導(dǎo)1為集成光波導(dǎo)，包括平面(薄膜)介質(zhì)光波導(dǎo)和板條狀介質(zhì)光波導(dǎo)；且光波導(dǎo)1采用透明的光學(xué)玻璃或光學(xué)塑料制成；計(jì)算全息光柵單元2由計(jì)算全息光柵組成，其中的計(jì)算全息光柵可以按照光刻來(lái)進(jìn)行，也可以利用其他計(jì)算全息元件制作方法來(lái)進(jìn)行制作，其實(shí)際分辨本領(lǐng)可達(dá)理論分辨本領(lǐng)的80％～100％，且其衍射效率較高且分辨率高；微型顯示器3發(fā)射的光為包括多種不同波長(zhǎng)光線的彩色散射光。

所述計(jì)算全息光柵單元2有兩個(gè)，且兩個(gè)所述計(jì)算全息光柵單元2分別固定設(shè)置所述光波導(dǎo)1的同一個(gè)側(cè)面上的兩端；所述微型顯示器3平行設(shè)置在所述光波導(dǎo)1的外部，且所述微型顯示器3與其中一個(gè)計(jì)算全息光柵單元2相對(duì)設(shè)置，使得所述微型顯示器3發(fā)出的光線經(jīng)所述光波導(dǎo)1發(fā)射至該計(jì)算全息光柵單元2。

在上述描述中，當(dāng)微型顯示器3發(fā)出的由三種波長(zhǎng)構(gòu)成的彩色發(fā)散光進(jìn)入光波導(dǎo)1，由一個(gè)所述計(jì)算全息光柵單元2將對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的光調(diào)制成平行光，并耦合進(jìn)入光波導(dǎo)1進(jìn)行傳播，各波長(zhǎng)的光之間不互相平行。各種顏色的平行光在光波導(dǎo)1內(nèi)經(jīng)全反射至另一個(gè)所述計(jì)算全息光柵單元2，并再次被另一個(gè)所述計(jì)算全息光柵單元2進(jìn)行調(diào)制后耦合輸出，進(jìn)而進(jìn)入人眼，使得人眼在光波導(dǎo)1外部即可觀看到外部景象的同時(shí)，能夠看到一幅由微型顯示器3發(fā)出的光線經(jīng)反射后呈現(xiàn)出的對(duì)應(yīng)的虛擬圖像。

從上述描述可知，本發(fā)明的實(shí)施例的反射型全息波導(dǎo)顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、應(yīng)用靈活性強(qiáng)且可靠性高，能夠有效消除色差和像差。

本發(fā)明的實(shí)施例三提供了上述反射型多層計(jì)算全息色像差消除及視度糾正波導(dǎo)顯示系統(tǒng)中計(jì)算全息光柵單元2的具體實(shí)施方式，參見(jiàn)圖4，該計(jì)算全息光柵單元2具體包括如下內(nèi)容：

各所述計(jì)算全息光柵單元2均包括多層依次連接的計(jì)算全息光柵23；所述計(jì)算全息光柵23的數(shù)量等于所述微型顯示器3發(fā)出的彩色發(fā)散光中的光波長(zhǎng)的類型數(shù)，且各層所述計(jì)算全息光柵23對(duì)應(yīng)彩色發(fā)散光中的各波長(zhǎng)的光線；與所述微型顯示器3相對(duì)設(shè)置的一個(gè)計(jì)算全息光柵單元2為反射型輸入耦合光柵單元21；所述反射型輸入耦合光柵單元21用于調(diào)制所述微型顯示器3經(jīng)所述光波導(dǎo)1發(fā)射的光線，以及，將經(jīng)調(diào)制的光線耦合至所述光波導(dǎo)1中進(jìn)行光傳播。遠(yuǎn)離所述微型顯示器3的另一個(gè)所述計(jì)算全息光柵單元2為反射型輸出耦合光柵單元22；所述反射型輸出耦合光柵單元22用于接收所述光波導(dǎo)1傳輸?shù)墓饩€，以及，將所述光線經(jīng)所述光波導(dǎo)1耦合至所述光波導(dǎo)1的外部，使得人眼在所述光波導(dǎo)1的外部自所述反射型輸出耦合光柵單元21看見(jiàn)由所述微型顯示器3發(fā)出的光線構(gòu)成的虛擬圖像。

在上述描述中，反射型輸入耦合光柵單元21及反射型輸出耦合光柵單元22均由計(jì)算全息光柵組成，在用于近視眼或者遠(yuǎn)視眼的視度調(diào)節(jié)時(shí)，利用反射型輸入耦合光柵單元21及反射型輸出耦合光柵單元22輸出的光線形狀，是反射型輸入耦合光柵單元21及反射型輸出耦合光柵單元22根據(jù)預(yù)先獲知的待使用者的視度進(jìn)行計(jì)算機(jī)計(jì)算而得出并定制的。

從上述描述可知，本發(fā)明的實(shí)施例能夠輸出不同形狀的出射光，使得輸出的圖像適合不同視力水平的使用者觀看，達(dá)到視度糾正的目的。

為進(jìn)一步的說(shuō)明本方案，本發(fā)明還提供了一種反射型多層計(jì)算全息色像差消除及視度糾正波導(dǎo)顯示系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例，參見(jiàn)圖5-7，該反射型全息波導(dǎo)顯示系統(tǒng)具體包括如下內(nèi)容：

微型顯示器3發(fā)出的彩色光是由三種特定波長(zhǎng)的光組成；兩個(gè)計(jì)算全息光柵單元2均是反射型計(jì)算全息光柵，左側(cè)的光柵一般被稱為反射型輸入耦合光柵單元21，右側(cè)的光柵一般被稱為反射型輸出耦合光柵單元22，該部分是反射型全息波導(dǎo)顯示系統(tǒng)的核心，每個(gè)反射型輸入耦合光柵單元21均有三層，每一層只識(shí)別微型顯示器3發(fā)出的光里面的一種波長(zhǎng)的光；光波導(dǎo)1的外形為板條狀。

當(dāng)微型顯示器3發(fā)出的由三種波長(zhǎng)構(gòu)成的彩色發(fā)散光進(jìn)入光波導(dǎo)1，由三層的反射型輸入耦合光柵單元21將對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的光調(diào)制成平行光，并耦合進(jìn)入光波導(dǎo)1進(jìn)行傳播，各波長(zhǎng)的光之間不互相平行。各種顏色的平行光在光波導(dǎo)1內(nèi)經(jīng)全反射來(lái)到耦合反射型輸出耦合光柵單元22處，再次被對(duì)應(yīng)的反射型輸出耦合光柵單元22進(jìn)行調(diào)制，并耦合輸出，進(jìn)而進(jìn)入人眼，人眼即可觀在看到外部景象的同時(shí)，看到一幅虛擬圖像。

如圖8所示，如果使用者的視度為正，即遠(yuǎn)視眼(老花眼)，那么為了匹配使用者的視度，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算并改變反射型輸入耦合光柵單元21和反射型輸出耦合光柵單元22的特性，使得耦合出射的光為會(huì)聚光，并且使得會(huì)聚的光剛好能夠使使用者看清虛擬圖像場(chǎng)景。

如圖9所示，如果使用者的視度為負(fù)，即近視眼，那么為了匹配使用者的視度，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算并改變反射型輸入耦合光柵單元21和反射型輸出耦合光柵單元22的特性，使得耦合出射的光為會(huì)聚光，并且使得會(huì)聚的光剛好能夠使使用者看清虛擬圖像場(chǎng)景。

從上述描述可知，本發(fā)明的應(yīng)用實(shí)例能進(jìn)一步簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減少系統(tǒng)重量和體積；利用計(jì)算全息光柵單元實(shí)現(xiàn)色差消除和像差消除，提高成像質(zhì)量和效率；設(shè)計(jì)不同輸出耦合光柵，耦合輸出符合不同使用者視度要求的光線，達(dá)到視度糾正的目的；增強(qiáng)了全息波導(dǎo)顯示系統(tǒng)的使用效果，提高了全息波導(dǎo)實(shí)際使用的舒適度和滿意度，推廣了其應(yīng)用領(lǐng)域。

本發(fā)明的實(shí)施例四提供了一種透射型多層計(jì)算全息色像差消除及視度糾正波導(dǎo)顯示系統(tǒng)的一種具體實(shí)施方式，參見(jiàn)圖10，該透射型全息波導(dǎo)顯示系統(tǒng)具體包括如下內(nèi)容：

板條狀的光波導(dǎo)1、設(shè)置在所述光波導(dǎo)1的水平方向上的同一側(cè)面處的計(jì)算全息光柵單元2和微型顯示器3；所述計(jì)算全息光柵單元2有兩個(gè)，且兩個(gè)所述計(jì)算全息光柵單元2分別固定設(shè)置所述光波導(dǎo)1的同一側(cè)面上的兩端；所述微型顯示器3平行設(shè)置在其中一個(gè)計(jì)算全息光柵單元2的外部，使得所述微型顯示器3發(fā)出的光線經(jīng)該計(jì)算全息光柵單元2透射至所述光波導(dǎo)1內(nèi)。

在上述描述中，在該透射型全息波導(dǎo)顯示系統(tǒng)中，光波導(dǎo)1的其中一個(gè)側(cè)面處分別設(shè)有計(jì)算全息光柵單元2和微型顯示器3；當(dāng)微型顯示器3發(fā)出的由三種波長(zhǎng)構(gòu)成的彩色發(fā)散光進(jìn)入一個(gè)計(jì)算全息光柵單元2，由該計(jì)算全息光柵單元2將對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的光調(diào)制成平行光，并耦合進(jìn)入光波導(dǎo)1進(jìn)行傳播，各波長(zhǎng)的光之間不互相平行。各種顏色的平行光在光波導(dǎo)1內(nèi)經(jīng)全反射至另一個(gè)所述計(jì)算全息光柵單元2，并再次被另一個(gè)所述計(jì)算全息光柵單元2進(jìn)行調(diào)制后耦合輸出，進(jìn)而進(jìn)入人眼，使得人眼在光波導(dǎo)1外部即可觀看到外部景象的同時(shí)，能夠看到一幅由微型顯示器3發(fā)出的光線經(jīng)透射后呈現(xiàn)出的對(duì)應(yīng)的虛擬圖像。

從上述描述可知，本發(fā)明的實(shí)施例的透射型全息波導(dǎo)顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、應(yīng)用靈活性強(qiáng)且可靠性高，能夠有效消除色差和像差。

本發(fā)明的實(shí)施例五提供了上述透射型多層計(jì)算全息色像差消除及視度糾正波導(dǎo)顯示系統(tǒng)中計(jì)算全息光柵單元2的具體實(shí)施方式，參見(jiàn)圖11，該計(jì)算全息光柵單元2具體包括如下內(nèi)容：

與所述微型顯示器3平行設(shè)置的一個(gè)計(jì)算全息光柵單元2為透射型輸入耦合光柵單元24；

所述透射型輸入耦合光柵單元24用于調(diào)制所述微型顯示器3發(fā)射的光線，以及，將經(jīng)調(diào)制的光線耦合至所述光波導(dǎo)1中進(jìn)行光傳播；遠(yuǎn)離所述微型顯示器3的另一個(gè)所述計(jì)算全息光柵單元2為透射型輸出耦合光柵單元25；所述透射型輸出耦合光柵單元25用于接收所述光波導(dǎo)1傳輸?shù)墓饩€。

以及，將所述光線耦合至所述光波導(dǎo)1的外部，使得人眼自所述透射型輸出耦合光柵單元25看見(jiàn)由所述微型顯示器3發(fā)出的光線構(gòu)成的虛擬圖像；各所述計(jì)算全息光柵單元2均包括多層依次連接的計(jì)算全息光柵23；所述計(jì)算全息光柵23的數(shù)量等于所述微型顯示器3發(fā)出的彩色發(fā)散光中的光波長(zhǎng)的類型數(shù)，且各層所述計(jì)算全息光柵23對(duì)應(yīng)彩色發(fā)散光中的各波長(zhǎng)的光線。

在上述描述中，透射型輸入耦合光柵單元24及透射型輸出耦合光柵單元25均由計(jì)算全息光柵組成，在用于近視眼或者遠(yuǎn)視眼的視度調(diào)節(jié)時(shí)，利用透射型輸入耦合光柵單元24及透射型輸出耦合光柵單元25輸出的光線形狀，是透射型輸入耦合光柵單元24及透射型輸出耦合光柵單元25根據(jù)預(yù)先獲知的待使用者的視度進(jìn)行計(jì)算機(jī)計(jì)算而得出并定制的。

從上述描述可知，本發(fā)明的實(shí)施例能夠輸出不同形狀的出射光，使得輸出的圖像適合不同視力水平的使用者觀看，達(dá)到視度糾正的目的。

本發(fā)明的實(shí)施例六提供了上述透射型多層計(jì)算全息色像差消除及視度糾正波導(dǎo)顯示系統(tǒng)中光波導(dǎo)1的一種具體實(shí)施方式，參見(jiàn)圖12，該光波導(dǎo)1具體包括如下內(nèi)容：

所述光波導(dǎo)1上設(shè)有凸透鏡11，且所述凸透的凸面的圓心垂直于所述透射型輸出耦合光柵單元25的中心點(diǎn)；所述凸透鏡11的凸面設(shè)置在所述光波導(dǎo)1的外部。

從上述描述可知，本發(fā)明的實(shí)施例適用于使用者的視度為正的遠(yuǎn)視(老花眼)的人群，能夠矯正由外界場(chǎng)景進(jìn)入人眼的光，使得遠(yuǎn)視的使用者能夠看清外界場(chǎng)景。

本發(fā)明的實(shí)施例六提供了上述透射型全息波導(dǎo)顯示系統(tǒng)中光波導(dǎo)1的另一種具體實(shí)施方式，參見(jiàn)圖12，該光波導(dǎo)1具體包括如下內(nèi)容：

所述光波導(dǎo)1上設(shè)有凹透鏡12，且所述凹透的凹面的圓心垂直于所述透射型輸出耦合光柵單元25的中心點(diǎn)；所述凹透鏡12的凹面設(shè)置在所述光波導(dǎo)1的內(nèi)部。

從上述描述可知，本發(fā)明的實(shí)施例適用于使用者的視度為負(fù)的近視眼的人群，能夠矯正由外界場(chǎng)景進(jìn)入人眼的光，使得近視的使用者能夠看清外界場(chǎng)景。

為進(jìn)一步的說(shuō)明本方案，本發(fā)明還提供了一種透射型多層計(jì)算全息色像差消除及視度糾正波導(dǎo)顯示系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例，參見(jiàn)圖14-16，該透射型全息波導(dǎo)顯示系統(tǒng)具體包括如下內(nèi)容：

微型顯示器3發(fā)出的彩色光是由三種特定波長(zhǎng)的光組成；兩個(gè)計(jì)算全息光柵單元2均是透射型計(jì)算全息光柵，左側(cè)的光柵一般被稱為透射型輸入耦合光柵單元24，右側(cè)的光柵一般被稱為透射型輸出耦合光柵單元25，該部分是透射型全息波導(dǎo)顯示系統(tǒng)的核心，每個(gè)透射型輸入耦合光柵單元24均有三層，每一層只識(shí)別微型顯示器3發(fā)出的光里面的一種波長(zhǎng)的光；光波導(dǎo)1的外形為板條狀。

當(dāng)微型顯示器3發(fā)出的由三種波長(zhǎng)構(gòu)成的彩色發(fā)散光進(jìn)入光波導(dǎo)1，由三層的透射型輸入耦合光柵單元24將對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的光調(diào)制成平行光，并耦合進(jìn)入光波導(dǎo)1進(jìn)行傳播，各波長(zhǎng)的光之間不互相平行。各種顏色的平行光在光波導(dǎo)1內(nèi)經(jīng)全反射來(lái)到耦合透射型輸出耦合光柵單元25處，再次被對(duì)應(yīng)的透射型輸出耦合光柵單元25進(jìn)行調(diào)制，并耦合輸出，進(jìn)而進(jìn)入人眼，人眼即可觀在看到外部景象的同時(shí)，看到一幅虛擬圖像。

如圖17所示，如果使用者的視度為正，即遠(yuǎn)視眼(老花眼)，那么為了匹配使用者的視度，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算并改變透射型輸入耦合光柵單元24和透射型輸出耦合光柵單元25的特性，使得耦合出射的光為會(huì)聚光，并且使得會(huì)聚的光剛好能夠使使用者看清虛擬圖像場(chǎng)景。

如圖18所示，如果使用者的視度為負(fù)，即近視眼，那么為了匹配使用者的視度，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算并改變透射型輸入耦合光柵單元24和透射型輸出耦合光柵單元25的特性，使得耦合出射的光為會(huì)聚光，并且使得會(huì)聚的光剛好能夠使使用者看清虛擬圖像場(chǎng)景。

在上述描述中，光波導(dǎo)采用透明的光學(xué)玻璃或光學(xué)塑料，.微型顯示器3發(fā)出的光的三種單色波長(zhǎng)和光波導(dǎo)1兩側(cè)的計(jì)算全息光柵單元2的工作波長(zhǎng)一一對(duì)應(yīng)；微型顯示器3發(fā)出的發(fā)散光的發(fā)散程度和計(jì)算全息光柵單元2對(duì)應(yīng)，滿足最佳耦合效果；經(jīng)計(jì)算全息光柵單元2調(diào)制輸出的光為平行光，并且三層計(jì)算全息光柵單元2發(fā)出的平行光互相之間不平行；在光波導(dǎo)1里面?zhèn)鞑サ娜N顏色的光進(jìn)入計(jì)算全息光柵單元2時(shí)滿足最佳入射角度；計(jì)算全息光柵單元2所調(diào)制輸出的三種波長(zhǎng)的光應(yīng)該互相重合，這樣才不會(huì)發(fā)生色散；視度調(diào)節(jié)的時(shí)候，所使用的凹(凸)透鏡匹配使用者的視度；在視度調(diào)節(jié)時(shí)，耦合輸出的三種波長(zhǎng)的光的發(fā)散(會(huì)聚)程度符合使用者的視度。

從上述描述可知，本發(fā)明的應(yīng)用實(shí)例能進(jìn)一步簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減少系統(tǒng)重量和體積；利用計(jì)算全息光柵單元實(shí)現(xiàn)色差消除和像差消除，提高成像質(zhì)量和效率；設(shè)計(jì)不同輸出耦合光柵，耦合輸出符合不同使用者視度要求的光線，達(dá)到視度糾正的目的；增強(qiáng)了全息波導(dǎo)顯示系統(tǒng)的使用效果，提高了全息波導(dǎo)實(shí)際使用的舒適度和滿意度，推廣了其應(yīng)用領(lǐng)域。

以上實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。