一種消色差光柵、消色差方法及近眼顯示系統與流程
本發(fā)明涉及近眼顯示技術領域，尤其涉及一種消色差光柵、消色差方法及近眼顯示系統。
背景技術：
在全息波導近眼顯示系統中，成像光束在被全息光學元件耦合輸入輸出光波導的過程中會產生嚴重的色差，導致人眼處觀察得到的圖像色彩模糊和顏色失真。
現有技術中解決全息近眼波導顯示系統的色差問題的方法主要有全敏材料曝光記錄，三次曝光消色差以及組合光柵。
基于全敏材料曝光記錄的體全息光學元件，是通過在全敏材料薄膜上分別用紅光、綠光和藍光三色曝光，然后經過顯影和定影等后續(xù)處理，形成具有消色差功能的體全息光柵。紅光曝光時的參考光角度、信號光角度，均與藍光、綠光曝光時的參考光角度，信號光角度相同。
基于三次曝光消色差的體全息光學元件，是在單色敏感的材料上通過三次改變記錄時的參考光角度和信號光角度曝光，形成具有消色差功能的體全息復用光柵。每次曝光時的參考角度和信號光分別針對一種波長。
基于組合光柵方法的耦合輸入輸出元件，是通過三層全息光學元件重疊，每一層體全息光學元件分別調制一種單色光，形成具有消色差功能的耦合輸入輸出元件。
基于全敏材料曝光記錄的體全息光學元件在制造過程中常用的全敏銀鹽材料的在漂白之后光透過率不高，最高衍射效率也不高，不能滿足近眼波導顯示的要求。
基于三次曝光消色差的體全息光學元件采用三次曝光的方式使得系統衍射效率較低。
基于組合光柵的方法通過三層全息光學元件重疊，形成具有消色差功能的體全息光柵。但是組合光柵的制造工藝復雜、耗時較長。
技術實現要素：
(一)要解決的技術問題
本發(fā)明的目的是提供一種消色差光柵、消色差方法及近眼顯示系統。用于解決在近眼顯示系統中，成像光束在被耦合輸入、輸出光波導的過程中會產生色差，導致人眼處觀察得到的圖像色彩模糊和顏色失真的問題。
(二)技術方案
為了解決上述技術問題，一方面，本發(fā)明提供一種消色差光柵，包括：
針對紅光的第一浮雕光柵、針對綠光的第二浮雕光柵和針對藍光的第三浮雕光柵；
所述第一浮雕光柵、所述第二浮雕光柵和所述第三浮雕光柵疊刻在同一基材表面。
進一步地，所述第一浮雕光柵的周期與所述紅光的波長的比值、所述第二浮雕光柵的周期與所述綠光的波長的比值和所述第三浮雕光柵的周期與所述藍光的波長的比值均小于2。
進一步地，所述第一浮雕光柵的占空比、所述第二浮雕光柵的占空比和所述第三浮雕光柵的占空比均小于0.5。
進一步地，所述第一浮雕光柵的深寬比、所述第二浮雕光柵的深寬比和所述第三浮雕光柵的深寬比均小于0.5。
另一方面，本發(fā)明提供一種消色差方法，包括：
確定分別針對紅光、綠光和藍光的第一浮雕光柵、第二浮雕光柵和第三浮雕光柵的光柵參數，分析各個光柵參數之間的關系，得出光柵效率最高的一組光柵參數組合；
計算所述第一浮雕光柵、所述第二浮雕光柵和所述第三浮雕光柵的共同周期，根據所述共同周期建立模型進行數值仿真，分析并判斷所述第一浮雕光柵、所述第二浮雕光柵和所述第三浮雕光柵疊刻在同一基材導表面后形成的消色差光柵的串擾是否滿足人眼的觀看要求；其中，所述消色差光柵為上述消色差光柵；
若判斷獲知不滿足人眼的觀看要求，則修改所述光柵參數和所述模型，再次進行數值仿真，直到串擾小于人眼的觀看要求。
進一步地，所述各個光柵參數之間的關系具體為：
其中，ηteri為te光衍射的第i個反射級次的衍射效率，ηtmri為tm光衍射的第i個反射級次的衍射效率，ηteti為te光衍射的第i個透射級次的衍射效率，ηtmti為tm光衍射的第i個透射級次的衍射效率，ri為第i級次反射光的振幅，
再一方面，本發(fā)明提供一種近眼顯示系統，包括：
微顯示器，用于發(fā)出輸入信號光；
輸入光柵，用于將所述輸入信號光調制輸入到光波導，形成調制信號光；
光波導，用于傳輸所述調制信號光；
輸出光柵，用于將所述調制信號光從所述光波導中調制輸出；
其中，所述輸入光柵和所述輸出光柵均為上所述消色差光柵，所述輸入光柵和所述輸出光柵的結構相同。
進一步地，所述系統還包括：
中繼器光學子系統，用于將所述輸入信號光放大準直。
進一步地，所述輸入光柵為透射式光柵或反射式光柵；所述輸出光柵為透射式光柵或反射式光柵。
(三)有益效果
本發(fā)明提供的消色差光柵、消色差方法及近眼顯示系統，基于嚴格耦合波理論分析和數值模擬，確定消色差光柵的參數和結構。將針對紅光的第一浮雕光柵、針對綠光的第二浮雕光柵和針對藍光的第三浮雕光柵疊刻在同一基材表面形成所述消色差光柵，所述近眼顯示系統采用所述消色差光柵作為輸入、輸出耦合光學元件，通過輸入、輸出耦合光學元件的調制和波導全反射傳輸，實現圖像信號的無色差顯示，同時減低了光柵制作工藝的復雜度，降低了光波導的重量，縮小了近眼顯示系統的體積。
附圖說明
圖1為依照本發(fā)明實施例的消色差光柵的仿真結構示意圖；
圖2為依照本發(fā)明實施例的消色差光柵仿真結構的局部放大圖；
圖3為依照本發(fā)明實施例的消色差方法流程圖；
圖4為依照本發(fā)明實施例的紅光譜段的近場場分布；
圖5為依照本發(fā)明實施例的綠光譜段的近場場分布；
圖6為依照本發(fā)明實施例的藍光譜段的近場場分布；
圖7為依照本發(fā)明實施例的紅光譜段的遠場場分布；
圖8為依照本發(fā)明實施例的綠光譜段的遠場場分布；
圖9為依照本發(fā)明實施例的藍光譜段的遠場場分布；
圖10為依照本發(fā)明實施例的近眼顯示系統的結構示意圖；
圖11為依照本發(fā)明再一實施例的近眼顯示系統的結構示意圖；
圖12為依照本發(fā)明又一實施例的近眼顯示系統的結構示意圖；
圖13為依照本發(fā)明又一實施例的近眼顯示系統的結構示意圖；
圖14為依照本發(fā)明又一實施例的近眼顯示系統的結構示意圖；
圖15為依照本發(fā)明又一實施例的近眼顯示系統的結構示意圖；
圖16為依照本發(fā)明又一實施例的近眼顯示系統的結構示意圖；
圖17為依照本發(fā)明又一實施例的近眼顯示系統的結構示意圖。
具體實施方式
為了使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
實施例1：
圖1為依照本發(fā)明實施例的消色差光柵的仿真結構示意圖，如圖1所示，本發(fā)明實施例提供一種消色差光柵，包括：
針對紅光的第一浮雕光柵、針對綠光的第二浮雕光柵和針對藍光的第三浮雕光柵；
所述第一浮雕光柵、所述第二浮雕光柵和所述第三浮雕光柵疊刻在同一基材表面。
具體的，所述消色差光柵包括針對紅光的第一浮雕光柵、針對綠光的第二浮雕光柵和針對藍光的第三浮雕光柵，是通過光刻技術在同一光波導表面直接刻蝕而成，首先，在光波導表面刻蝕針對紅光的第一浮雕光柵，接著刻蝕針對綠光的第二浮雕光柵，然后再刻蝕針對藍光的第三浮雕光柵，所以所述第一浮雕光柵、所述第二浮雕光柵、所述第三浮雕光柵和所述光波導的材料相同。其中，圖中的箭頭方向為光波入射方向。
需要說明的是，上述示例性方法中首先，在光波導表面刻蝕針對紅光的第一浮雕光柵，接著刻蝕針對綠光的第二浮雕光柵，然后再刻蝕針對藍光的第三浮雕光柵，而在實際應用中不限于此，先后順序可以視情況而定。
另外需要說明的是，上述示例性方法中是在同一光波導表面直接刻蝕三個浮雕光柵，而在實際應用中不限于此，可以首先在所述光波導表面涂一層基材，然后在所述基材上再刻蝕三個浮雕光柵。具體采取上述兩種方案中的哪一種，可以視情況而定。
圖2為依照本發(fā)明實施例的消色差光柵仿真結構的局部放大圖；如圖2所示，首先，在光波導5表面刻蝕針對紅光的第一浮雕光柵1，接著刻蝕針對綠光的第二浮雕光柵2，然后再刻蝕針對藍光的第三浮雕光柵3，形成所述消色差光柵，其中，所述消色差光柵外部為氣體介質4。
進一步地，所述第一浮雕光柵的周期與所述紅光的波長的比值、所述第二浮雕光柵的周期與所述綠光的波長的比值和所述第三浮雕光柵的周期與所述藍光的波長的比值均小于2。
具體為，表1為te偏振入射情況下紅、綠、藍三色光最大衍射效率理論值，表中的r代表紅光，g代表綠光，b代表藍光，從表1中的數據可以得出，所述第一浮雕光柵的周期與所述紅光的波長的比值為0.948，所述第二浮雕光柵的周期與所述綠光的波長的比值為0.951，所述第三浮雕光柵的周期與所述藍光的波長的比值為0.948。當所述第一浮雕光柵的周期與所述紅光的波長的比值、所述第二浮雕光柵的周期與所述綠光的波長的比值和所述第三浮雕光柵的周期與所述藍光的波長的比值均為0.94-0.96，并且所述第一浮雕光柵、所述第二浮雕光柵和所述第三浮雕光柵的其他參數滿足表1中的數據時，紅、綠、藍三色光的±1級的衍射效率都高于47％，且其0級衍射效率基本為0。
表1te偏振入射情況下紅、綠、藍三色光最大衍射效率理論值
進一步地，所述第一浮雕光柵的占空比、所述第二浮雕光柵的占空比和所述第三浮雕光柵的占空比均小于0.5。
具體的，從表1中的數據可以得出，所述第一浮雕光柵的占空比為0.312203，所述第二浮雕光柵的占空比為0.313658，所述第三浮雕光柵的占空比為0.266726。當所述第一浮雕光柵的占空比、所述第二浮雕光柵的占空比和所述第三浮雕光柵的占空比均為0.26-0.32，并且所述第一浮雕光柵、所述第二浮雕光柵和所述第三浮雕光柵的其他參數滿足表1中的數據時，紅、綠、藍三色光的±1級的衍射效率都高于47％，且其0級衍射效率基本為0。
進一步地，所述第一浮雕光柵的深寬比、所述第二浮雕光柵的深寬比和所述第三浮雕光柵的深寬比均小于0.5。
具體的，光柵的深寬比的計算公式為：
深寬比＝脊高/占空比*周期
從表1中的數據可以得出，所述第一浮雕光柵的深寬比為0.158，所述第二浮雕光柵的深寬比為0.149，所述第三浮雕光柵的深寬比為0.131。當所述第一浮雕光柵的深寬比、所述第二浮雕光柵的深寬比和所述第三浮雕光柵的深寬比均為0.13-0.16，并且所述第一浮雕光柵、所述第二浮雕光柵和所述第三浮雕光柵的其他參數滿足表1中的數據時，紅、綠、藍三色光的±1級的衍射效率都高于47％，且其0級衍射效率基本為0。
進一步地，所述光波導的材料為鑭系玻璃，其臨界角小于35度。
具體的，經過消色差光柵調制后的紅光、綠光和藍光的光線都以35度的衍射角進入光波導，并在光波導基板內形成全內反射傳輸，傳播角度與光波導材料的臨界角需滿足：
式中的
需要說明的是，上述示例性方法中的光波導材料為一種鑭系玻璃，其臨界角小于35度，而在實際應用中不限于此，也可以選用k9玻璃或光學塑料，具體選用何種材料，可以視情況而定。
本發(fā)明提供的消色差光柵，通過將針對紅光的第一浮雕光柵、針對綠光的第二浮雕光柵和針對藍光的第三浮雕光柵疊刻在同一基材表面形成所述消色差光柵，采用所述消色差光柵作為輸入、輸出耦合光學元件，通過輸入、輸出耦合光學元件的調制和波導全反射傳輸，實現圖像信號的無色差顯示，同時減低了光柵制作工藝的復雜度，降低了光波導的重量，縮小了近眼顯示系統的體積。
實施例2：
圖3為依照本發(fā)明實施例的消色差方法流程圖，如圖3所示，本發(fā)明實施例提供一種消色差光柵，包括：
步驟s10、確定分別針對紅光、綠光和藍光的第一浮雕光柵、第二浮雕光柵和第三浮雕光柵的光柵參數，分析各個光柵參數之間的關系，得出光柵效率最高的一組光柵參數組合；
步驟s20、計算所述第一浮雕光柵、所述第二浮雕光柵和所述第三浮雕光柵的共同周期，根據所述共同周期建立模型進行數值仿真，分析并判斷所述第一浮雕光柵、所述第二浮雕光柵和所述第三浮雕光柵疊刻在同一基材導表面后形成的消色差光柵的串擾是否滿足人眼的觀看要求；其中，所述消色差光柵為上述實施例中所述消色差光柵；
步驟s30、若判斷獲知不滿足人眼的觀看要求，則修改所述光柵參數和所述模型，再次進行數值仿真，直到串擾小于人眼的觀看要求。
具體為，由于衍射光學元件的特性，需要采用三個不同波長的光束進行配色實現無色差顯示。而現有技術中的的衍射光學元件又對不同波長的光波長有著較大的色散，因此需要采用上述實施例中所述的消色差光柵的衍射光學元件來實現無色差配色。
根據嚴格耦合波光柵理論、數據分析確定分別針對紅光、綠光和藍光的第一浮雕光柵、第二浮雕光柵和第三浮雕光柵的光柵參數，其中所述光柵參數包括，光柵的效率、級次、周期、占空比、脊高、深寬比、對應光的波長、對應光波導的材料。并分析各個光柵參數之間的關系，獲得具有最高衍射效率的第一浮雕光柵、第二浮雕光柵和第三浮雕光柵的光柵參數組合。
作為近眼顯示系統中的消色差光柵，需要滿足以下條件：
1)對于耦合輸入消色差光柵，其入射光中心成像光束方向平行于所述耦合輸入消色差光柵法向，對于耦合輸出消色差光柵，其衍射光中心光束方向平行于所述耦合輸出消色差光柵法向。
2)耦合輸入消色差光柵和耦合輸出消色差光柵的結構相同。
3)對于垂直入射的紅，綠，藍三波長光束，經過消色差光柵后以相同的衍射角度出射，且要大于波導內傳輸的臨界角。
然后采用疊刻的方法在同一基材表面制作三個浮雕光柵形成上述實施例中所述的消色差光柵。計算所述第一浮雕光柵、所述第二浮雕光柵和所述第三浮雕光柵的共同周期，根據所述共同周期建立模型進行數值仿真，分析并判斷所述第一浮雕光柵、所述第二浮雕光柵和所述第三浮雕光柵疊刻在同一基材表面后形成的消色差光柵的串擾是否滿足人眼的觀看要求。
從表1中的數據可得出，所述第一浮雕光柵的周期為0.632微米，所述第二浮雕光柵的周期為0.546微米，所述第三浮雕光柵的共同周期為0.458微米，通過取近似值的方法，取所述第一浮雕光柵的周期為0.63微米，所述第二浮雕光柵的周期為0.54微米，所述第三浮雕光柵的共同周期為0.45微米，計算得出所述第一浮雕光柵、所述第二浮雕光柵和所述第三浮雕光柵的公共周期為18.9微米。
在所述公共周期內，對所述消色差光柵進行仿真，分析并判斷所述第一浮雕光柵、所述第二浮雕光柵和所述第三浮雕光柵疊刻在同一基材表面后形成的復合光柵的串擾是否滿足人眼的觀看要求。
圖4為依照本發(fā)明實施例的紅光譜段的近場場分布；圖5為依照本發(fā)明實施例的綠光譜段的近場場分布；圖6為依照本發(fā)明實施例的藍光譜段的近場場分布。通過仿真可獲得紅光譜段的近場場分布、綠光譜段的近場場分布和藍光譜段的近場場分布，然后，通過對紅光譜段的近場場分布做傅立葉變換得到紅光譜段的遠場場分布，通過對綠光譜段的近場場分布做傅立葉變換得到綠光譜段的遠場場分布，通過對藍光譜段的近場場分布做傅立葉變換得到藍光譜段的遠場場分布。
圖7為依照本發(fā)明實施例的紅光譜段的遠場場分布；圖8為依照本發(fā)明實施例的綠光譜段的遠場場分布；圖9為依照本發(fā)明實施例的藍光譜段的遠場場分布。如圖7-9所示，從圖中可以得出三個表面浮雕光柵進行疊刻后形成的消色差光柵對于紅色和綠色波段基本沒有串擾，仍然只有35度衍射角的衍射光，而對于藍色波段則在11度和72.9度處有微弱的衍射串擾，但是主要的光強仍然集中于35度角處的衍射級次上，色串擾光的強度為信號光強度的2.3％，信噪比大于30db。根據實驗數據，當信噪比大于30db時作為目視系統這一串擾不影響實際正常觀測。
若判斷獲知色串擾不滿足人眼的觀看要求，則修改所述光柵參數和所述模型，再次進行數值仿真，直到串擾小于人眼的觀看要求。
進一步地，所述所述光柵的效率、級次和光柵參數之間的關系具體為：
其中，ηteri為te光衍射的第i個反射級次的衍射效率，ηtmri為tm光衍射的第i個反射級次的衍射效率，ηteti為te光衍射的第i個透射級次的衍射效率，ηtmti為tm光衍射的第i個透射級次的衍射效率，ri為第i級次反射光的振幅，
具體的，通過上述公式，調整光柵參數，是所述第一浮雕光柵、所述第二浮雕光柵和所述第三浮雕光柵均勻較高的衍射效率。
如表1中的光柵參數的數據，在滿足表1中光柵參數數據的情況下，根據上述公式計算，在te偏振入射的情況下，紅綠藍三波段的±1級的衍射效率都高于47％，且其0級衍射效率基本為0。具有較高的衍射效率。
本發(fā)明提供的消色差方法，通過將針對紅光的第一浮雕光柵、針對綠光的第二浮雕光柵和針對藍光的第三浮雕光柵疊刻在同一基材表面形成所述消色差光柵，采用所述消色差光柵作為輸入、輸出耦合光學元件，經過輸入、輸出耦合光學元件的調制和波導全反射傳輸，然后建立模型進行數值仿真，通過調整光柵參數，使所述消色差光柵具有較高的衍射效率，消除了色差，而且只有較小的色串擾。
實施例3：
圖10為依照本發(fā)明實施例的近眼顯示系統的結構示意圖，如圖10所示，本發(fā)明實施例提供一種近眼顯示系統，包括：微顯示器1310、輸入光柵1321、光波導1330和輸出光柵1322，其中，微顯示器1310用于發(fā)出輸入信號光；輸入光柵1321用于將所述輸入信號光調制輸入到光波導，形成調制信號光；光波導1330用于傳輸所述調制信號光；輸出光柵1322用于將所述調制信號光從所述光波導中調制輸出；其中，所述輸入光柵和所述輸出光柵均為上述實施例1中所述消色差光柵，所述輸入光柵和所述輸出光柵的結構相同。
進一步地，所述系統還包括：
中繼器光學子系統，用于將所述輸入信號光放大準直。
進一步地，所述輸入光柵為透射式光柵或反射式光柵；所述輸出光柵為透射式光柵或反射式光柵。
需要說明的是，實際應用中，用于將所述輸入信號光放大準直的所述中繼器光學子系統是可選元件，具體選用與否可以視情況而定；所述輸入光柵具體為透射式光柵還是反射式光柵；所述輸出光柵具體為透射式光柵還是反射式光柵，可以視情況而定；輸入光柵和輸出光柵設置在光波導左右兩端，可以位于波導同一側表面上，也可為波導不同側表面上，具體為同一側還是不同側，可視情況而定。
本實施例僅以不選用所述中繼器光學子系統，所述輸入光柵為透射式光柵；所述輸出光柵為透射式光柵為例進行說明。
具體的，微顯示器1310發(fā)出輸入信號信號光，輸入信號信號光入射到光波導1330一端的輸入光柵1321上，所述輸入光柵1321為透射式耦合輸入消色差光柵，將輸入信號光耦合進入到光波導1330內部，形成調制信號光，并以傳播角度大于光波導1330的臨界角，在光波導1330內部做全反射傳輸，調制信號光到達光波導1330另一端的輸出光柵1322上，所述輸出光柵1322為透射式耦合輸入消色差光柵，將調制信號光從所述光波導1330中耦合輸出，最終到達人眼1340，即可觀看到圖像。
本發(fā)明提供的近眼顯示系統，通過將針對紅光的第一浮雕光柵、針對綠光的第二浮雕光柵和針對藍光的第三浮雕光柵疊刻在同一基材表面形成所述消色差光柵，所述近眼顯示系統采用所述消色差光柵作為輸入、輸出耦合光學元件，通過輸入、輸出耦合光學元件的調制和波導全反射傳輸，實現圖像信號的無色差顯示，同時減低了光柵制作工藝的復雜度，降低了光波導的重量，縮小了近眼顯示系統的體積。
實施例4：
本實施例與實施例3基本相同，為了描述的簡要，在本實施例的描述過程中，不再描述與實施例3相同的技術特征，僅說明本實施例與實施例3不同之處：
圖11為依照本發(fā)明再一實施例的近眼顯示系統的結構示意圖，如圖11所示，本實施例僅以不選用所述中繼器光學子系統，所述輸入光柵為反射式光柵；所述輸出光柵為透射式光柵為例進行說明。
具體的，微顯示器1410發(fā)出輸入信號信號光，輸入信號信號光入射到光波導1430一端的輸入光柵1421上，所述輸入光柵1421為反射式耦合輸入消色差光柵，將輸入信號光耦合進入到光波導1430內部，形成調制信號光，并以傳播角度大于光波導1430的臨界角，在光波導1430內部做全反射傳輸，調制信號光到達光波導1430另一端的輸出光柵1422上，所述輸出光柵1422為透射式耦合輸入消色差光柵，將調制信號光從所述光波導1430中耦合輸出，最終到達人眼1440，即可觀看到圖像。
實施例5：
本實施例與實施例3基本相同，為了描述的簡要，在本實施例的描述過程中，不再描述與實施例3相同的技術特征，僅說明本實施例與實施例3不同之處：
圖12為依照本發(fā)明又一實施例的近眼顯示系統的結構示意圖，如圖12所示，本實施例僅以不選用所述中繼器光學子系統，所述輸入光柵為透射式光柵；所述輸出光柵為反射式光柵為例進行說明。
具體的，微顯示器1510發(fā)出輸入信號信號光，輸入信號信號光入射到光波導1530一端的輸入光柵1521上，所述輸入光柵1521為透射式耦合輸入消色差光柵，將輸入信號光耦合進入到光波導1530內部，形成調制信號光，并以傳播角度大于光波導1530的臨界角，在光波導1530內部做全反射傳輸，調制信號光到達光波導1530另一端的輸出光柵1522上，所述輸出光柵1522為反射式耦合輸入消色差光柵，將調制信號光從所述光波導1530中耦合輸出，最終到達人眼1540，即可觀看到圖像。
實施例6：
本實施例與實施例3基本相同，為了描述的簡要，在本實施例的描述過程中，不再描述與實施例3相同的技術特征，僅說明本實施例與實施例3不同之處：
圖13為依照本發(fā)明又一實施例的近眼顯示系統的結構示意圖，如圖13所示，本實施例僅以不選用所述中繼器光學子系統，所述輸入光柵為反射式光柵；所述輸出光柵為反射式光柵為例進行說明。
具體的，微顯示器1610發(fā)出輸入信號信號光，輸入信號信號光入射到光波導1630一端的輸入光柵1621上，所述輸入光柵1621為反射式耦合輸入消色差光柵，將輸入信號光耦合進入到光波導1630內部，形成調制信號光，并以傳播角度大于光波導1630的臨界角，在光波導1630內部做全反射傳輸，調制信號光到達光波導1630另一端的輸出光柵1622上，所述輸出光柵1622為反射式耦合輸入消色差光柵，將調制信號光從所述光波導1630中耦合輸出，最終到達人眼1640，即可觀看到圖像。
實施例7：
本實施例與實施例3基本相同，為了描述的簡要，在本實施例的描述過程中，不再描述與實施例3相同的技術特征，僅說明本實施例與實施例3不同之處：
圖14為依照本發(fā)明又一實施例的近眼顯示系統的結構示意圖，如圖14所示，本實施例僅以選用所述中繼器光學子系統，所述輸入光柵為透射式光柵；所述輸出光柵為透射式光柵為例進行說明。
具體的，微顯示器910發(fā)出輸入信號信號光，進過中繼器光學子系統920放大準直后，輸入信號信號光以平行光入射到光波導940一端的輸入光柵931上，所述輸入光柵931為透射式耦合輸入消色差光柵，將輸入信號光耦合進入到光波導940內部，形成調制信號光，并以傳播角度大于光波導940的臨界角，在光波導940內部做全反射傳輸，調制信號光到達光波導940另一端的輸出光柵932上，所述輸出光柵932為透射式耦合輸入消色差光柵，將調制信號光從所述光波導940中耦合輸出，最終到達人眼950，即可觀看到圖像。
實施例8：
本實施例與實施例3基本相同，為了描述的簡要，在本實施例的描述過程中，不再描述與實施例3相同的技術特征，僅說明本實施例與實施例3不同之處：
圖15為依照本發(fā)明又一實施例的近眼顯示系統的結構示意圖，如圖15所示，本實施例僅以選用所述中繼器光學子系統，所述輸入光柵為反射式光柵；所述輸出光柵為透射式光柵為例進行說明。
具體的，微顯示器1010發(fā)出輸入信號信號光，進過中繼器光學子系統1020放大準直后，輸入信號信號光以平行光入射到光波導1040一端的輸入光柵1031上，所述輸入光柵1031為反射式耦合輸入消色差光柵，將輸入信號光耦合進入到光波導1040內部，形成調制信號光，并以傳播角度大于光波導1040的臨界角，在光波導1040內部做全反射傳輸，調制信號光到達光波導1040另一端的輸出光柵1032上，所述輸出光柵1032為透射式耦合輸入消色差光柵，將調制信號光從所述光波導1040中耦合輸出，最終到達人眼1050，即可觀看到圖像。
實施例9：
本實施例與實施例3基本相同，為了描述的簡要，在本實施例的描述過程中，不再描述與實施例3相同的技術特征，僅說明本實施例與實施例3不同之處：
圖16為依照本發(fā)明又一實施例的近眼顯示系統的結構示意圖，如圖16所示，本實施例僅以選用所述中繼器光學子系統，所述輸入光柵為透射式光柵；所述輸出光柵為反射式光柵為例進行說明。
具體的，微顯示器1110發(fā)出輸入信號信號光，進過中繼器光學子系統1120放大準直后，輸入信號信號光以平行光入射到光波導1140一端的輸入光柵1131上，所述輸入光柵1131為透射式耦合輸入消色差光柵，將輸入信號光耦合進入到光波導1140內部，形成調制信號光，并以傳播角度大于光波導1140的臨界角，在光波導1140內部做全反射傳輸，調制信號光到達光波導1140另一端的輸出光柵1132上，所述輸出光柵1132為反射式耦合輸入消色差光柵，將調制信號光從所述光波導1140中耦合輸出，最終到達人眼1150，即可觀看到圖像。
實施例10：
本實施例與實施例3基本相同，為了描述的簡要，在本實施例的描述過程中，不再描述與實施例3相同的技術特征，僅說明本實施例與實施例3不同之處：
圖17為依照本發(fā)明又一實施例的近眼顯示系統的結構示意圖，如圖17所示，本實施例僅以選用所述中繼器光學子系統，所述輸入光柵為反射式光柵；所述輸出光柵為反射式光柵為例進行說明。
具體的，微顯示器1210發(fā)出輸入信號信號光，進過中繼器光學子系統1220放大準直后，輸入信號信號光以平行光入射到光波導1240一端的輸入光柵1231上，所述輸入光柵1231為反射式耦合輸入消色差光柵，將輸入信號光耦合進入到光波導1240內部，形成調制信號光，并以傳播角度大于光波導1240的臨界角，在光波導1240內部做全反射傳輸，調制信號光到達光波導1240另一端的輸出光柵1232上，所述輸出光柵1232為反射式耦合輸入消色差光柵，將調制信號光從所述光波導1240中耦合輸出，最終到達人眼1250，即可觀看到圖像。
本發(fā)明提供的消色差光柵、消色差方法及近眼顯示系統，基于嚴格耦合波理論分析和數值模擬，確定消色差光柵的參數和結構。將針對紅光的第一浮雕光柵、針對綠光的第二浮雕光柵和針對藍光的第三浮雕光柵疊刻在同一基材表面形成所述消色差光柵，所述近眼顯示系統采用所述消色差光柵作為輸入、輸出耦合光學元件，通過輸入、輸出耦合光學元件的調制和波導全反射傳輸，實現圖像信號的無色差顯示，同時減低了光柵制作工藝的復雜度，降低了光波導的重量，縮小了近眼顯示系統的體積。
最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。
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