[发明专利]一种消色差光栅、消色差方法及近眼显示系统

说明书

本发明提供一种消色差光栅、消色差方法及近眼显示系统。其中，所述消色差光栅，包括：针对红光的第一浮雕光栅、针对绿光的第二浮雕光栅和针对蓝光的第三浮雕光栅；所述第一浮雕光栅、所述第二浮雕光栅和所述第三浮雕光栅叠刻在同一基材表面。本发明提供的消色差光栅、消色差方法及近眼显示系统，通过将针对红光的第一浮雕光栅、针对绿光的第二浮雕光栅和针对蓝光的第三浮雕光栅叠刻在同一基材表面来实现消色差，同时降低了光波导的重量，缩小了近眼显示系统的体积。

技术领域

本发明涉及近眼显示技术领域，尤其涉及一种消色差光栅、消色差方法及近眼显示系统。

背景技术

在全息波导近眼显示系统中，成像光束在被全息光学元件耦合输入输出光波导的过程中会产生严重的色差，导致人眼处观察得到的图像色彩模糊和颜色失真。

现有技术中解决全息近眼波导显示系统的色差问题的方法主要有全敏材料曝光记录，三次曝光消色差以及组合光栅。

基于全敏材料曝光记录的体全息光学元件，是通过在全敏材料薄膜上分别用红光、绿光和蓝光三色曝光，然后经过显影和定影等后续处理，形成具有消色差功能的体全息光栅。红光曝光时的参考光角度、信号光角度，均与蓝光、绿光曝光时的参考光角度，信号光角度相同。

基于三次曝光消色差的体全息光学元件，是在单色敏感的材料上通过三次改变记录时的参考光角度和信号光角度曝光，形成具有消色差功能的体全息复用光栅。每次曝光时的参考角度和信号光分别针对一种波长。

基于组合光栅方法的耦合输入输出元件，是通过三层全息光学元件重叠，每一层体全息光学元件分别调制一种单色光，形成具有消色差功能的耦合输入输出元件。

基于全敏材料曝光记录的体全息光学元件在制造过程中常用的全敏银盐材料的在漂白之后光透过率不高，最高衍射效率也不高，不能满足近眼波导显示的要求。

基于三次曝光消色差的体全息光学元件采用三次曝光的方式使得系统衍射效率较低。

基于组合光栅的方法通过三层全息光学元件重叠，形成具有消色差功能的体全息光栅。但是组合光栅的制造工艺复杂、耗时较长。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种消色差光栅、消色差方法及近眼显示系统。用于解决在近眼显示系统中，成像光束在被耦合输入、输出光波导的过程中会产生色差，导致人眼处观察得到的图像色彩模糊和颜色失真的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种消色差光栅，包括：

针对红光的第一浮雕光栅、针对绿光的第二浮雕光栅和针对蓝光的第三浮雕光栅；

所述第一浮雕光栅、所述第二浮雕光栅和所述第三浮雕光栅叠刻在同一基材表面。

进一步地，所述第一浮雕光栅的周期与所述红光的波长的比值、所述第二浮雕光栅的周期与所述绿光的波长的比值和所述第三浮雕光栅的周期与所述蓝光的波长的比值均小于2。

进一步地，所述第一浮雕光栅的占空比、所述第二浮雕光栅的占空比和所述第三浮雕光栅的占空比均小于0.5。

进一步地，所述第一浮雕光栅的深宽比、所述第二浮雕光栅的深宽比和所述第三浮雕光栅的深宽比均小于0.5。

另一方面，本发明提供一种消色差方法，包括：

确定分别针对红光、绿光和蓝光的第一浮雕光栅、第二浮雕光栅和第三浮雕光栅的光栅参数，分析各个光栅参数之间的关系，得出光栅效率最高的一组光栅参数组合；