光波导指向背光全息显示模组的制作方法

技术特征：
1.光波导指向背光全息显示模组，其特征在于，包括：光调制器件(10)，该光调制器件(10)包括由多个像素排列组成像素阵列，该光调制器件(10)通过像素对各自对应入射光束的调制，进行光信息加载；光波导指向背光组件(20)，该光波导指向背光组件(20)能够沿不同指向投射具有相同颜色特性的背光入射所述光调制器件(10)，其中：该光波导指向背光组件(20)包括由出射相同颜色特性光的m个时序光源组成的光源结构(21)、准直器件(22)和光波导器件(23)，其中光源结构(21)中不同的时序光源的投射光，经准直器件(22)调制和光波导器件(23)引导，作为背光，沿各自对应的不同指向入射所述光调制器件(10)，其中m>1；或者，该光波导指向背光组件(20)包括时序光源构建的光源结构(21)、准直器件(22)、光波导器件(23)和可控偏转器件(50)，其中光源结构(21)投射光经准直器件(22)调制和光波导器件(23)引导，由可控偏转器件(50)偏转，作为背光，沿不同指向入射所述光调制器件(10)；会聚器件(30)，会聚光波导指向背光组件(10)沿各指向所投射背光，引导其经光调制器件(10)的调制光向对应视区投射，其中各视区和各背光及其背光指向一一对应；控制器件(40)，该控制器件(40)分别与光调制器件(10)、光波导指向背光组件(20)连接，该控制器件(40)用于控制光波导指向背光组件(20)投射背光，并同步加载对应该背光的待显示场景全息编码至光调制器件(20)；其中，所述光波导指向背光组件(20)所投射各背光，经所述光调制器件(10)调制，投射对应全息场景至对应视区。2.根据权利要求1所述的光波导指向背光全息显示模组，其特征在于，各时序光源设计为由分别出射n种颜色光的n个子光源组成，并被设置为使得：任一子光源投射的光经所述准直器件(22)调制和所述光波导器件(23)引导，作为背光，沿对应指向入射所述光调制器件(10)后，通过光调制器件(10)对应全息编码的同步加载，投射全息场景的对应颜色分量信息至该背光所对应视区，其中n>1；该光波导指向背光全息显示模组被设置为满足：n个对应不同颜色的、发生最大程度重叠的视区成组，并定义其最大重叠区域为一个彩色视区，各彩色视区和其n个组员视区的对应背光及背光指向对应。3.根据权利要求2所述的光波导指向背光全息显示模组，其特征在于，所述n＝3，所述n种颜色为红、绿、蓝。4.根据权利要求1所述的光波导指向背光全息显示模组，其特征在于，该光波导指向背光全息显示模组对应观察者两只眼睛(70)放置，光波导指向背光组件(20)沿两个指向时序投射背光，该两个背光所对应视区分别对应覆盖观察者的两只眼睛(70)。5.根据权利要求1所述的光波导指向背光全息显示模组，其特征在于，该光波导指向背光全息显示模组对应观察者两只眼睛(70)放置，还包括与所述该控制器件(40)连接的眼睛追踪单元(60)，该眼睛追踪单元(60)能够确定观察者眼睛(70)实时位置，从而能够确定对应视区分别覆盖观察者不同眼睛(70)的背光，控制器件(40)能够控制所述光波导指向背光组件(20)时序投射该背光，并同步加载对应全息编码至光调制器件(20)。6.根据权利要求2所述的光波导指向背光全息显示模组，其特征在于，该光波导指向背光全息显示模组对应观察者两只眼睛(70)放置，光波导指向背光组件(20)时序投射两个彩色视区对应背光，该两个彩色视区分别对应覆盖观察者的两只眼睛(70)。
7.根据权利要求2所述的光波导指向背光全息显示模组，其特征在于，该光波导指向背光全息显示模组对应观察者两只眼睛(70)放置，还包括与所述该控制器件(40)连接的眼睛追踪单元(60)，该眼睛追踪单元(60)能够确定观察者眼睛(70)实时位置，从而能够确定覆盖观察者不同眼睛(70)的不同彩色视区，控制器件(40)能够控制所述光波导指向背光组件(20)时序投射该不同彩色视区所对应背光，并同步加载对应全息编码至光调制器件(20)。8.根据权利要求1所述的光波导指向背光全息显示模组，其特征在于，所述模组对应观察者一只眼睛(70)置放，还包括与所述该控制器件(40)连接的眼睛追踪单元(60)，该眼睛追踪单元(60)能够确定观察者眼睛(70)实时位置，从而能够确定对应视区覆盖观察者眼睛(70)的背光，该控制器件(40)能够控制所述光波导指向背光组件(20)投射该背光，并同步加载对应全息编码至光调制器件(20)。9.根据权利要求2所述的光波导指向背光全息显示模组，其特征在于，所述模组对应观察者一只眼睛(70)置放，还包括与所述该控制器件(40)连接的眼睛追踪单元(60)，该眼睛追踪单元(60)能够确定观察者眼睛(70)实时位置，从而能够确定覆盖观察者眼睛(70)的彩色视区，该控制器件(40)能够控制所述光波导指向背光组件(20)投射该彩色视区对应背光，并同步加载对应全息编码至光调制器件(20)。10.根据权利要求8和9任一项所述的光波导指向背光全息显示模组，其特征在于，所述会聚器件(30)为自由曲面光学结构。11.根据权利要求8和9任一项所述的光波导指向背光全息显示模组，其特征在于，还包括光路折叠结构(80)，该光路折叠结构(80)置于光路上，用于压缩光路所占空间。12.根据权利要求11所述的光波导指向背光全息显示模组，其特征在于，其光路折叠结构(80)包括：第一光学特性调制片(804)，半透半反片(803)，第二光学特性调制片(802)，选择性反射
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透射器件(801)，其中选择性反射
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透射器件(801)分别用于反射和透射具有不同光学特性的光束，定义透射对应光学特性为透射特性，反射对应光学特性为反射特性；该光路折叠结构被设置为使得：入射光经第一光学特性调制片(804)和第二光学特性调制片(802)，以反射特性入射选择性反射
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透射器件(801)，并被选择性反射
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透射器件(801)反射，然后经第二光学特性调制片(802)一次后再次被半透半反片(803)反射，并再次入射第二光学特性调制片(802)，两次过第二光学特性调制片(802)的光束，对应光学特性由反射特性转换为透射特性，然后经透射选择性反射
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透射器件(801)出射。13.根据权利要求1所述的光波导指向背光全息显示模组，其特征在于，所述光波导器件(23)包括光波导体(2301)、入瞳(2305)、耦入器件(2302)、反射面(2303)、耦出器件(2304)和出瞳(2306)，该光波导器件(23)用于：在各时间点，来自光源结构(21)的光经准直器件(22)，过光波导器件(23)的入瞳(2305)入射光波导体(2301)，然后经耦入器件(2302)引导和反射面(2303)反射，于光波导体(2301)内向耦出器件(2304)传播，并经耦出器件(2304)引导，由出瞳(2306)以对应指向出射光波导体(2301)。14.根据权利要求1所述的光波导指向背光全息显示模组，其特征在于，所述光源结构(11)的时序光源是激光源、led 滤色结构、microled 滤色结构或者耦入了单色光的光纤头。15.根据权利要求14所述的光波导指向背光全息显示模组，其特征在于，所述滤色结构为体光栅，仅允许特定波长的光通过，阻挡其它波长的光通过。
16.根据权利要求1所述的光波导指向背光全息显示模组，其特征在于，所述光调制器件(10)对应多于一个的光波导指向背光组件(20)，不同光波导指向背光组件(20)分别用于向该光调制器件(10)的各自对应区域投射背光。

技术总结
本发明公开一种光波导指向背光全息显示模组，由光波导指向背光组件、光调制器件、会聚器件、控制器件及其它组件组成，其中光波导指向背光组件包括光源结构、准直器件和光波导器件。其中，光源结构投射光经相关组件，可以沿不同指向向光调制器件投射背光，并经会聚器件会聚至对应视区；控制器件同步加载待显示场景的全息编码信息至光调制器件，实现向对应视区的全息三维场景呈现。其中光波导器件的引入实现了指向背光投射结构的薄化，不同背光对应视区对观察者眼睛的追踪覆盖为观察者眼睛提供合理的观察区域。本发明公开的光波导指向背光全息显示模组可以应用于便携式显示终端，比如手机、iPad、头戴式VR/AR等。头戴式VR/AR等。头戴式VR/AR等。


技术研发人员：滕东东 刘立林
受保护的技术使用者：中山大学
技术研发日：2021.07.16
技术公布日：2021/11/28