CN113703174A - 全息显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种全息显示装置，包括：显示模组，用于出射至少第一颜色光及第二颜色光，所述第一颜色光的发光效率高于所述第二颜色光的发光效率；以及衍射模组，所述衍射模组设置于所述第一颜色光及所述第二颜色光的出射路径上，用于以第一衍射效率衍射所述第一颜色光，并以第二衍射效率衍射所述第二颜色光，从而生成全息图像，其中，所述第一衍射效率小于所述第二衍射效率。

Description

全息显示装置
技术领域
本发明涉及全息显示领域，尤其涉及一种全息显示装置。
背景技术
全息显示方法结合了全息技术和波导技术，实现了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。
现有技术中的全息产品包括头戴式全息显示器，用户将其佩戴于头部，便可看到三维的全息图像。所述全息显示器中，通过衍射结构对各种颜色的光源光进行衍射，从而得到衍射图像，但是，光源光通常包括多种颜色光，各种颜色光的发射效率与衍射结构对各种颜色的光的衍射效率都不同，往往导致最终得到的衍射图像出现色偏，图像失真。
发明内容
本发明一方面提供一种全息显示装置，包括：
显示模组，用于出射至少第一颜色光及第二颜色光，所述第一颜色光的发光效率高于所述第二颜色光的发光效率；以及
衍射模组，所述衍射模组设置于所述第一颜色光及所述第二颜色光的出射路径上，用于以第一衍射效率衍射所述第一颜色光，并以第二衍射效率衍射所述第二颜色光，从而生成全息图像，其中，所述第一衍射效率小于所述第二衍射效率。
上述全息显示装置，根据第一颜色光及第二颜色光的发光效率，对应设置衍射模组中第一衍射元件及第二衍射元件的特性及搭配顺序，以减小第一颜色光及第二颜色光之间发光强度的差异，有利于改善全息显示装置生成的全息图像的色偏问题，避免全息图像失真。
附图说明
图1为本发明实施例的全息显示装置的结构示意图。
图2为图1中显示模组的结构示意图。
主要元件符号说明
全息显示装置 10
显示模组 20
发光元件 21
色转换层 22
第一转换单元 221
第二转换单元 222
透射单元 223
基板 23
衍射模组 30
第一衍射单元 31
第一衍射元件 311、321
第二衍射元件 312、322
第三衍射元件 313、323
第二衍射单元 32
光波导 40
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
本实施例提供一种全息显示装置，具体的，该全息显示装置为头戴式全息显示装置。该全息显示装置被佩戴于用户头部时，可向用户展示三维的全息图像。
请参阅图1，本实施例提供的全息显示装置10，包括显示模组20、衍射模组30及设置于显示模组20与衍射模组30之间的光波导40。显示模组20用于发射第一颜色光、第二颜色光及第三颜色光。于其他实施例中，显示模组20用于发射第一颜色光及第二颜色光。衍射模组30被配置为对所述第一颜色光、所述第二颜色光及所述第三颜色光进行衍射后出射。光波导40作为一光传播介质，设置于所述第一颜色光、所述第二颜色光及所述第三颜色光的发射路径上，用于引导所述第一颜色光、所述第二颜色光及所述第三颜色光在显示模组20及衍射模组30之间传播，并将经衍射模组30衍射后的第一颜色光、第二颜色光及第三颜色光出射。本实施例中，光波导40可采用透明的光学玻璃或光学塑料制成。
请参阅图2，显示模组20包括基板23及设置于基板23上同一表面的多个发光元件21，各发光元件21用于发射所述第一颜色光。本实施例中，各发光元件21为微型发光二极管(Micro Light-Emitting Diode,Micro-LED)；各发光元件21用于发射蓝色光，也即，所述第一颜色光为蓝色光。
请参阅图2，显示模组20还包括色转换层22，色转换层22设置于所述第一颜色光的出射路径上，用于将部分所述第一颜色光转换为所述第二颜色光，将部分所述第一颜色光转换为所述第三颜色光，并用于直接透射其余的第一颜色光。本实施例中，所述第二颜色光为绿色光，所述第三颜色光为红色光。本实施例中，色转换层22为量子点层，色转换层22包括多个第一转换单元221、多个第二转换单元222及多个透射单元223，第一转换单元221与第二转换单元222中包含不同类型的量子点，透射单元223不包含量子点，每一第一转换单元221用于将部分所述第一颜色光转换为所述第二颜色光，每一第二转换单元222用于将部分所述第二颜色光转换为所述第三颜色光，每一透射单元223用于直接透射未被转换的其余的第一颜色光。
从色转换层22出射的第一颜色光、第二颜色光及第三颜色光中，所述第一颜色光未经色转换层22直接从透射单元223出射，未经过颜色转换，所述第二颜色光及所述第三颜色光由各发光元件21发射的第一颜色光经颜色转换得到，则从色转换层22出射的第一颜色光、第二颜色光及第三颜色光中，第一颜色光的发光效率高于第二颜色光及第三颜色光的发光效率。根据不同类型量子点的性质，每一第一转换单元221中的量子点的颜色转换效率高于每一第二转换单元222中的量子点的颜色转换效率，因此第二颜色光的发光效率高于第三颜色光的发光效率。
以一预设驱动电压驱动各发光元件21发光时，测得的从色转换层22出射的第一颜色光的发光强度为A1，第二颜色光的发光强度为A2，第三颜色光的发光强度为A3，发光效率与发光强度成正比，则A1＞A2＞A3。由于第一颜色光、第二颜色光及第三颜色光的发光效率不同，也即发光强度不同，易造成全息显示装置10生成的全息图像出现色偏现象，影响图像显示效果。
本实施例中，通过衍射模组30改善上述的色偏问题。
请再参阅图1，衍射模组30设置于光波导40上远离显示模组20的一侧。衍射模组30包括相互分隔设置的第一衍射单元31及第二衍射单元32。第一衍射单元31用于对第一颜色光、第二颜色光及第三颜色光进行第一次衍射，第二衍射单元32用于对第一颜色光、第二颜色光及第三颜色光进行第二次衍射，以生成所述全息图像，光波导40用于引导第一颜色光、第二颜色光、及第三颜色光在显示模组20、第一衍射单元31及第二衍射单元32之间传播。
请继续参阅图1，第一衍射单元31包括第一衍射元件311、第二衍射元件312及第三衍射元件313。本实施例中，第一衍射元件311、第二衍射元件312及第三衍射元件313为衍射光栅。第一衍射元件311、第二衍射元件312及第三衍射元件313为依次层叠设置。第一衍射元件311用于衍射第一颜色光，第二衍射元件312用于衍射第二颜色光，第三衍射元件313用于衍射第三颜色光。
应当理解，本实施例中，第一衍射元件311主要用于衍射第一颜色光，但第二颜色光和第三颜色光皆经过第一衍射元件311，因此第一衍射元件311对第二颜色光和第三颜色光也具有一定的衍射作用，但第一衍射元件311对第一颜色光的衍射作用远大于对第二颜色光和对第三颜色光的衍射作用。同理的，第二衍射元件312主要用于衍射第二颜色光，第二衍射元件312对第二颜色光的衍射作用远大于对第一颜色光和对第三颜色光的衍射作用；第三衍射元件313主要用于衍射第三颜色光，第三衍射元件313对第三颜色光的衍射作用远大于对第一颜色光和对第二颜色光的衍射作用。
也即，第一颜色光、第二颜色光及第三颜色光皆被第一衍射单元31中的第一衍射元件311、第二衍射元件312及第三衍射元件313。定义第一衍射元件311、第二衍射元件312及第三衍射元件313对第一颜色光的总的衍射效率为第一衍射单元31对第一颜色光的衍射效率；定义第一衍射元件311、第二衍射元件312及第三衍射元件313对第二颜色光的总的衍射效率为第一衍射单元31对第二颜色光的衍射效率；定义第一衍射元件311、第二衍射元件312及第三衍射元件313对第三颜色光的总的衍射效率为第一衍射单元31对第三颜色光的衍射效率。
光经第一衍射单元31衍射后的发光强度为其入射至第一衍射单元31之前的发光强度与第一衍射单元31的衍射效率的乘积。定义第一衍射单元31对第一颜色光的衍射效率为η1％，第一颜色光经第一衍射单元31衍射后的发光强度为A11；定义第一衍射单元31对第二颜色光的衍射效率为η2％，第二颜色光经第一衍射单元31衍射后的发光强度为A22；定义第一衍射单元31对第三颜色光的衍射效率为η3％，第三颜色光经第一衍射单元31衍射后的发光强度为A33。则：A11＝A1*η1％，A22＝A2*η2％，A33＝A3*η3％。
本实施例中，第一衍射元件311、第二衍射元件312及第三衍射元件313之间的堆叠顺序对第一衍射单元31对第一颜色光、第二颜色光及第三颜色光的衍射效率有影响。因此通过调节第一衍射元件311、第二衍射元件312及第三衍射元件313之间的堆叠顺序，可调节第一衍射单元31对第一颜色光、第二颜色光及第三颜色光的衍射效率。本实施例中，第一衍射元件311、第二衍射元件312及第三衍射元件313之间的堆叠顺序根据第一颜色光、第二颜色光及第三颜色光的发光效率确定，也即，第一衍射元件311、第二衍射元件312及第三衍射元件313之间的堆叠顺序根据第一颜色光、第二颜色光及第三颜色光的发光强度确定。具体的，A1＞A2＞A3时，调整第一衍射元件311、第二衍射元件312及第三衍射元件313之间的堆叠顺序使得η1％＜η2％＜η3％。
由于A1＞A2＞A3，η1％＜η2％＜η3％，则第一颜色光、第二颜色光、第三颜色光分别经第一衍射元件311、第二衍射元件312及第三衍射元件313衍射后，发光强度A11、A22及A33之间的差异小于发光强度A1、A2及A3之间的差异。
因此本实施例提供的全息显示装置10，根据第一颜色光、第二颜色光及第三颜色光的发光效率，设置衍射模组30中第一衍射元件311、第二衍射元件312及第三衍射元件313之间的层叠顺序，以调整第一衍射元件311、第二衍射元件312及第三衍射元件313对第一颜色光、第二颜色光及第三颜色光的衍射效率，从而调整经第一衍射元件311、第二衍射元件312及第三衍射元件313衍射后的第一颜色光、第二颜色光及第三颜色光的发光强度，以减小第一颜色光、第二颜色光及第三颜色光之间发光强度的差异，有利于改善全息显示装置10生成的全息图像的色偏问题，避免图像失真。
请继续参阅图1，第二衍射单元32包括第一衍射元件321、第二衍射元件322及第三衍射元件323。第一衍射元件321、第二衍射元件322及第三衍射元件323之间的堆叠顺序与第一衍射单元31中的堆叠顺序相同。于其他实施例中，第一衍射元件321、第二衍射元件322及第三衍射元件323之间的堆叠顺序可与第一衍射单元31中的堆叠顺序不同。第一衍射元件321用于衍射从第一衍射单元31出射的第一颜色光，第二衍射元件322用于衍射从第一衍射单元31出射的第二颜色光，第三衍射元件323用于衍射从第一衍射单元31出射的第三颜色光。通过第二衍射单元32中第一衍射元件321、第二衍射元件322及第三衍射元件323的层叠顺序的设置，可进一步地减小从第二衍射单元32出射的第一颜色光、第二颜色光及第三颜色光之间发光强度的差异，有利于进一步改善全息显示装置10生成的全息图像的色偏问题。此处不再赘述。
本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种全息显示装置，其特征在于，包括：
显示模组，用于出射至少第一颜色光及第二颜色光，所述第一颜色光的发光效率高于所述第二颜色光的发光效率；以及
衍射模组，所述衍射模组设置于所述第一颜色光及所述第二颜色光的出射路径上，用于以第一衍射效率衍射所述第一颜色光，并以第二衍射效率衍射所述第二颜色光，从而生成全息图像，其中，所述第一衍射效率小于所述第二衍射效率。
2.如权利要求1所述的全息显示装置，其特征在于，所述显示模组还用于出射第三颜色光，所述衍射模组还用于以第三衍射效率衍射所述第三颜色光；
所述第二颜色光的发光效率高于所述第三颜色光的发光效率，所述第二衍射效率小于所述第三衍射效率。
3.如权利要求2所述的全息显示装置，其特征在于，所述衍射模组包括依次层叠设置的第一衍射元件、第二衍射元件及第三衍射元件；
所述第一衍射元件用于衍射所述第一颜色光，所述第二衍射元件用于衍射所述第二颜色光，所述第三衍射元件用于衍射所述第三颜色光。
4.如权利要求3所述的全息显示装置，其特征在于，所述全息显示装置包括相互独立的第一衍射单元及第二衍射单元，所述第一衍射单元及所述第二衍射单元各包括一所述第一衍射元件、一所述第二衍射元件及一所述第三衍射元件；
所述第一颜色光、所述第二颜色光及所述第三颜色光经所述第一衍射单元进行第一次衍射，再经所述第二衍射单元进行第二次衍射以生成所述全息图像。
5.如权利要求4所述的全息显示装置，其特征在于，所述全息显示装置还包括光波导，所述光波导设置于所述显示模组及所述衍射模组之间，用于引导所述第一颜色光、所述第二颜色光、及所述第三颜色光在所述显示模组、所述第一衍射单元及所述第二衍射单元之间传播。
6.如权利要求2所述的全息显示装置，其特征在于，所述第一衍射元件、所述第二衍射元件及所述第三衍射元件均为衍射光栅。
7.如权利要求1所述的全息显示装置，其特征在于，所述显示模组包括：
多个发光元件，用于发射所述第一颜色光；以及
色转换层，设置于所述第一颜色光的出射路径上，用于将部分所述第一颜色光至少转换为所述第二颜色光。
8.如权利要求7所述的全息显示装置，其特征在于，所述色转换层还用于将部分的所述第一颜色光转换为第三颜色光。
9.如权利要求8所述的全息显示装置，其特征在于，所述第一颜色光为蓝色光，所述第二颜色光为绿色光，所述第三颜色光为红色光。
10.如权利要求7所述的全息显示装置，其特征在于，所述色转换层为量子点层。
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