CN109752845B - 体全息元件制作方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种体全息元件制作方法，体全息元件用于具有整体出瞳的近眼显示装置，包含以下步骤：提供光致折变材料层；设定远光入射光束组，远光入射光束组的各光束照射在光致折变材料层上的区域不重叠，且远光入射光束组透过光致折变材料层投射到整体出瞳的第一出瞳；设定近光入射光束组，近光入射光束组的各光束照射在光致折变材料层上的区域不重叠；对光致折变材料层进行整体曝光，使远光入射光束组和近光入射光束组分别从光致折变材料层的两面直接照射光致折变材料层形成干涉区域，位于干涉区域的光致折变材料层感光转化为第一整体曝光信息层。本发明所提供的制作方法制作的体全息元件，能够直接满足近眼显示的使用要求，且结构简单、非常轻薄。

Description

体全息元件制作方法及系统

技术领域

本发明涉及近眼显示领域，尤其涉及一种体全息元件制作方法和系统。

背景技术

近眼显示是指利用相关技术将位于人眼近处的微显示器的图像呈现在人眼可观看的范围内，并投射到人眼视网膜上。

现有技术中，如图1所示，近眼显示主要是利用透镜组件实现的，图1为现有技术中一种透镜组件近眼显示模组的示意图。

图1所示的简化的近眼显示模组，包括微显示器1’和透镜组件2’，微显示器1’的光线照射至透镜组件2’经过多级光线处理(包括多次折射和反射)，最终进入人眼3’。由于需要经过多次的光线处理，因此，透镜组件2’中包含多个透镜，目前透镜组件2’的厚度大约12mm，整体比较厚重。

可以看出，透镜的结构比较复杂，这就使得加工制造的复杂度增大，近眼显示装置的体积较大。

因此，制造一种轻薄、结构简单的光学元器件，使其能够直接满足近眼显示的使用要求就成为本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种体全息元件制作方法，以形成能够直接实现近眼显示的体全息元件，简化近眼显示的结构。

为解决上述问题，本发明提供一种体全息元件制作方法，体全息元件用于近眼显示装置，近眼显示装置具有整体出瞳，制作方法包含如下步骤：

提供光致折变材料层；

设定远光入射光束组，远光入射光束组的各光束照射在光致折变材料层上的区域不重叠，且远光入射光束组透过光致折变材料层投射到整体出瞳的第一出瞳；

设定近光入射光束组，近光入射光束组的各光束照射在光致折变材料层上的区域不重叠；

对光致折变材料层进行整体曝光，包括：

使远光入射光束组和近光入射光束组分别从光致折变材料层的两面直接照射光致折变材料层；远光入射光束组与近光入射光束组在光致折变材料层中发生干涉形成干涉区域，位于干涉区域的光致折变材料层感光转化为第一整体曝光信息层。

优选地，还包括：

至少1次重新设定远光入射光束组，改变远光入射光束组的各光束方向，改变后的远光入射光束组的各光束照射在光致折变材料层上的区域不重叠，且改变后的远光入射光束组透过光致折变材料层投射到整体出瞳的至少1个第二出瞳，各个第二出瞳中的至少一个与第一出瞳部分重叠或相互独立，各个第二出瞳部分重叠或相互独立；

至少1次重新设定近光入射光束组，改变近光入射光束组的各光束方向，改变后的近光入射光束组的各光束照射在光致折变材料层上的区域不重叠；

在每一次重新设定远光入射光束组和近光入射光束组后，均对光致折变材料层进行整体曝光，包括：

使改变后的远光入射光束组和改变后的近光入射光束组分别从光致折变材料层的两面直接照射光致折变材料层；改变后的远光入射光束组与改变后的近光入射光束组在光致折变材料层中发生干涉形成干涉区域，位于干涉区域的光致折变材料层感光转化为至少1个第二整体曝光信息层。

优选地，所述第一出瞳与所述第二出瞳均为出瞳，相邻所述出瞳相邻边缘的距离小于等于2.5mm。

优选地，还包括：

至少1次重新设定远光入射光束组，改变远光入射光束组的各光束像素点，改变后的远光入射光束组的各光束照射在光致折变材料层上的区域不重叠，且改变后的远光入射光束组透过光致折变材料层投射到整体出瞳的至少1个第三出瞳，第一出瞳与各个第三出瞳重合；

至少1次重新设定近光入射光束组，改变近光入射光束组的各光束像素点，改变后的近光入射光束组的各光束照射在光致折变材料层上的区域不重叠；

在每一次重新设定远光入射光束组和近光入射光束组后，均对光致折变材料层进行整体曝光，包括：

使改变后的远光入射光束组和改变后的近光入射光束组分别从光致折变材料层的两面直接照射光致折变材料层；改变后的远光入射光束组与改变后的近光入射光束组在光致折变材料层中发生干涉形成干涉区域，位于干涉区域的光致折变材料层感光转化为至少1个第三整体曝光信息层。

优选地，远光入射光束组为汇聚光或平行光。

优选地，近光入射光束组为发散光或平行光。

优选地，光致折变材料层的厚度大于等于10μm。

优选地，还将光致折变材料层设置于基材层上。

优选地，还将保护层覆盖光致折变材料层。

优选地，光致折变材料层的形状为片状、块状、薄膜状或者镜片形状。

为解决上述问题，本发明还提供一种体全息元件制作系统，体全息元件用于近眼显示装置，近眼显示装置具有整体出瞳，制作系统包括：

支撑部件，用于放置光致折变材料层；

第一发光件，用于发出远光入射光束组，远光入射光束组的各光束照射在光致折变材料层上的区域不重叠，且远光入射光束组透过光致折变材料层投射到整体出瞳的第一出瞳；

第二发光件，用于发出近光入射光束组，近光入射光束组的各光束照射在光致折变材料层上的区域不重叠；

控制单元，用于使远光入射光束组和近光入射光束组分别从光致折变材料层的两面直接照射光致折变材料层；远光入射光束组与近光入射光束组在光致折变材料层中发生干涉形成干涉区域，位于干涉区域的光致折变材料层感光转化为整体曝光信息层。

优选地，

第一发光件，用于至少1次改变发出的远光入射光束组的各光束方向，改变后的远光入射光束组的各光束照射在光致折变材料层上的区域不重叠，且改变后的远光入射光束组透过光致折变材料层投射到整体出瞳的至少1个第二出瞳，各个第二出瞳中的至少一个与第一出瞳部分重叠或相互独立，各个第二出瞳部分重叠或相互独立；

第二发光件，用于至少1次改变发出的近光入射光束组的各光束方向，改变后的近光入射光束组的各光束照射在光致折变材料层上的区域不重叠；

控制单元，在每一次改变远光入射光束组和近光入射光束组后，用于使改变后的远光入射光束组和改变后的近光入射光束组分别从光致折变材料层的两面直接照射光致折变材料层；改变后的远光入射光束组与改变后的近光入射光束组在光致折变材料层中发生干涉形成干涉区域，位于干涉区域的光致折变材料层感光转化为至少1个第二整体曝光信息层。

优选地，所述第一出瞳与所述第二出瞳均为出瞳，相邻所述出瞳相邻边缘的距离小于等于2.5mm。

优选地，

第一发光件，用于至少1次改变发出的远光入射光束组的各光束像素点，改变后的远光入射光束组的各光束照射在光致折变材料层上的区域不重叠，且改变后的远光入射光束组透过光致折变材料层投射到整体出瞳的至少1个第三出瞳，第一出瞳与各个第三出瞳重合；

第二发光件，用于至少1次改变发出的近光入射光束组的各光束像素点，改变后的近光入射光束组的各光束照射在光致折变材料层上的区域不重叠；

控制单元，在每一次改变远光入射光束组和近光入射光束组后，用于使改变后的远光入射光束组和改变后的近光入射光束组分别从光致折变材料层的两面直接照射光致折变材料层；改变后的远光入射光束组与改变后的近光入射光束组在光致折变材料层中发生干涉形成干涉区域，位于干涉区域的光致折变材料层感光转化为至少1个第三整体曝光信息层。

优选地，第一发光件发出的远光入射光束组为汇聚光或平行光。

优选地，第二发光件发出的近光入射光束组为发散光或平行光。

优选地，还包括第一相位板，第一相位板设置于光致折变材料与第一发光件之间。

优选地，还包括第二相位板，第二相位板设置于光致折变材料与第二发光件之间。

优选地，光致折变材料层的厚度大于等于10μm。

优选地，光致折变材料层的形状为片状、块状、薄膜状或者镜片形状。

本发明所提供的体全息元件制作方法，该体全息元件用于近眼显示装置，近眼显示装置具有整体出瞳，具体制作方法包含如下步骤：

提供光致折变材料层；

设定远光入射光束组，远光入射光束组的各光束照射在光致折变材料层上的区域不重叠，且远光入射光束组透过光致折变材料层投射到整体出瞳的第一出瞳；

设定近光入射光束组，近光入射光束组的各光束照射在光致折变材料层上的区域不重叠；

对光致折变材料层进行整体曝光，包括：

使远光入射光束组和近光入射光束组分别从光致折变材料层的两面直接照射光致折变材料层；远光入射光束组与近光入射光束组在光致折变材料层中发生干涉形成干涉区域，位于干涉区域的光致折变材料层感光转化为第一整体曝光信息层。

在进行具体制作时，首先提供被加工的光致折变材料，然后对光场进行处理，得到远光入射光束组和近光入射光束组，且保证不论是远光入射光束还是近光入射光束，照射到光致折变材料层上时，分别的照射区域不会有不同束光相互重叠的现象，同时保证远光光束透过光致折变材料层会投射到整体出瞳的第一出瞳的位置；然后，将远光入射光束组和近光入射光束组分别从光致折变材料层的两面照射，并在光致折变材料层中发生干涉形成干涉区域，从而得到感光转化的第一整体曝光信息层

与现有技术相比，本发明技术方案具有以下优点：

本发明所提供的体全息元件的加工方法，利用远光入射光束组和近光入射光束组发生干涉，且二者均不携带任何物体信息，从而，当再有与近光入射光束组相同入射光照射时，便会产生与远光入射光束组相同的唯一(光束不重叠导致，如果有重叠，则会产生相同入射光多个出射光或者多个入射光相同出射光的情形)的光束，且所携带的具体信息由使用时的产生近光入射光束组的光源体产生，同时，光源体产生的入射光经过体全息原件后，会投射至体全息元件的整体出瞳位置，从而可以被人眼捕捉，满足了近眼显示的要求，完全可以替代现有技术的透镜组件，而且仅是一个体全息元件，与透镜组件相比，大大提高了其轻薄性，简化了近眼显示装置的结构。

本发明所提供的一种体全息元件制作系统的有益效果与体全息元件制作方法的类似，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是现有技术中一种透镜组件近眼显示模组的示意图；

图2是本发明第一种具体实施方式所提供的体全息元件制作方法示意图；

图3是本发明第一种具体实施方式所提供的远光入射光束组和近光入射光束组相互干涉的示意图；

图4为本发明第一种具体实施方式所提供的体全息元件制作方法所制作的体全息元件示意图；

图5为本发明一种具体实施方式所提供的体全息元件制作系统示意图；

图6是本发明第二种具体实施方式所提供的体全息元件制作方法示意图；

图7是本发明第二种具体实施方式所提供的远光入射光束组和近光入射光束组相互干涉的示意图；

图8为本发明第二种具体实施方式所提供的体全息元件制作方法所制作的体全息元件示意图；

图9是本发明第三种具体实施方式所提供的体全息元件制作方法示意图；

图10是本发明第三种具体实施方式所提供的远光入射光束组和近光入射光束组相互干涉的示意图；

图11为本发明第三种具体实施方式所提供的体全息元件制作方法所制作的体全息元件示意图；

图12是本发明第四种具体实施方式所提供的体全息元件制作方法所制作的体全息元件示意图；

图13是本发明第五种所提供的体全息元件制作方法所制作的体全息元件示意图；

图14是本发明第六种具体实施方式所提供的体全息元件制作方法所制作的体全息元件示意图；

图15是本发明第七种具体实施方式所提供的体全息元件制作方法所制作的体全息元件示意图。

具体实施方式

由背景技术可知，近眼显示装置体积厚重、不符合轻薄的要求。这是因为目前近眼显示装置的透镜组件中采用了较多的透镜元件。

为了解决所述技术问题，本发明提供一种体全息元件制作方法，利用近光入射光束组和远光入射光束组在光致折变材料层发生干涉获得整体曝光信息层，加工一种能够直接应用于近眼显示装置的体全息元件。

本文的远光入射光束组是指在人眼视力正常情况下，从与人眼的瞳孔(等同于与整体出瞳)距离大于25cm的发光体发出的光中选取的满足整体曝光要求的光；本文的近光入射光束组是指在人眼视力正常时，从与人眼的瞳孔(等同于与整体出瞳)距离小于10cm的发光体发出的光中选取的满足整体曝光要求的光；本文的远光出射光束组是指在人眼视力正常情况下，成像于与人眼的瞳孔(等同于与整体出瞳)距离大于25cm或者在明示距离内的光。

请参考图2和图3，图2是本发明第一种具体实施方式所提供的体全息元件制作方法示意图，图3是本发明第一种具体实施方式所提供的远光入射光束组和近光入射光束组相互干涉的示意图。

如图2和图3所示，该体全息元件制作方法包含以下步骤：

步骤S01、提供光致折变材料层11。

提供需要加工成体全息元件的光致折变材料层11，为后续加工做准备。

步骤S02、设定远光入射光束组12，远光入射光束组12的各光束照射在光致折变材料层11上的区域不重叠，且远光入射光束组12透过光致折变材料层11投射到整体出瞳14的第一出瞳。

根据需要设定远光入射光束组12，如果远光入射光束组12有多束光，需保证远光入射光束组12的各光束照射在光致折变材料层11上的区域不重叠，同时保证远光入射光束组12透过光致折变材料层11投射到整体出瞳14的第一出瞳。

步骤S03、设定近光入射光束组13，近光入射光束组13的各光束照射在光致折变材料层11上的区域不重叠。

根据需要设定近光入射光束组13，如果近光入射光束组13有多束光，需保证近光入射光束组13的各光束照射在光致折变材料层11上的区域也不重叠。

在本实施例中，先设置远光入射光束组12、再设置近光入射光束组13，当然二者的设置顺序是可以调换的，只要在进行下一工作前设置好即可。

同时，为了保证用于近眼显示装置时，微显示器所发出的光能够经过体全息元件后投射到人眼中，近光入射光束组13和远光入射光束组12可以为3色激光器发出的光，当然其他光线也可以，主要依据后续使用时所发出的光确定。

步骤S04、对光致折变材料层11进行整体曝光，包括：使远光入射光束组12和近光入射光束组13分别从光致折变材料层11的两面直接照射光致折变材料层11；远光入射光束组12与近光入射光束组13在光致折变材料层11中发生干涉形成干涉区域，位于干涉区域的光致折变材料层11感光转化为第一整体曝光信息层。

远光入射光束组12和近光入射光束组13设置完成以后，就可以进行光致折变材料层11的整体曝光，使远光入射光束组12和近光入射光束组13分别从光致折变材料层11的两面直接照射到光致折变材料层11上，不论是远光入射光束组12还是近光入射光束组13均不会携带任何物体信息，而是直接照射到光致折变材料层11上，并在光致折变材料层11上发生干涉，形成干涉区域，该干涉区域的光致折变材料层11感光转化成为第一整体信息曝光层。

本文所述的整体曝光是指非像素化的曝光。

可以看出，本发明所提供的体全息元件的加工方法，利用远光入射光束组12和近光入射光束组13发生干涉，且二者均不携带任何物体信息，从而，当再有与近光入射光束组13相同入射光照射时，便会产生与远光入射光束组相同的唯一(光束不重叠导致，如果有重叠，则会产生相同入射光多个出射光或者多个入射光相同出射光的情形)的光束，且所携带的具体信息由使用时的产生近光入射光束组13的光源体产生，同时，光源体产生的入射光经过体全息原件后，会投射至体全息元件的整体出瞳14位置，从而可以被人眼捕捉，满足了近眼显示的要求，完全可以替代现有技术的透镜组件，而且仅是一个体全息元件，其光致折变材料11具体形式可以为片状、块状、薄膜状或者镜片形状，与透镜组件相比，大大提高了其轻薄性，简化了近眼显示装置的结构。

具体地，请参考图4，图4为本发明第一种具体实施方式所提供的体全息元件制作方法所制作的体全息元件示意图。

可见，经过上述方法加工所得到的体全息元件，包括了光致折变材料层11，光致折变材料层11包括第一整体曝光信息层，第一整体曝光信息层在接收到近光入射光束组13照射时获得唯一的远光出射光束组12’，远光出射光束组12’投射到所述整体出瞳14的第一出瞳。

在具体使用过程中，将体全息元件的光致折变材料层11设置于能够接收到近光入射光束组13的位置，其内部经过光的干涉得到的第一整体曝光信息层改变光的方向，得到唯一的远光出射光束组12’，远光出射光束组12’照射至整体出瞳14的第一出瞳，从而，人眼在整体出瞳14的位置就可以看到相应的光线。

上述体全息元件，实现了将近处的光线投射到人眼，并显示在远处，从而满足了近眼显示的要求，且结构简单，更加轻薄。

当然，在实际加工过程中，可以采用多种方式加工，只要根据本发明所提供的方法，不需要创造性劳动可以想到的，都属于本发明的保护范围。

同时，为对体全息元件进行加工，本发明还提供了一种体全息元件的制作系统，请参考图5，图5为本发明一种具体实施方式所提供的体全息元件制作系统示意图。

如图5所示，本发明所提供的体全息元件制作系统，体全息元件用于近眼显示装置，近眼显示装置具有整体出瞳，制作系统包括：支撑部件2、第一发光体3、第二发光体4和控制装置5，其中

支撑部件2，用于放置光致折变材料层11；

第一发光件3，用于发出远光入射光束组12，远光入射光束组12的各光束照射在光致折变材料层11上的区域不重叠，且远光入射光束组12透过光致折变材料层11投射到整体出瞳14的第一出瞳；

第二发光件4，用于发出近光入射光束组13，近光入射光束组13的各光束照射在光致折变材料层11上的区域不重叠；

控制单元5，用于使远光入射光束组12和近光入射光束组13分别从光致折变材料层11的两面直接照射光致折变材料层11；远光入射光束组12与近光入射光束组13在光致折变材料层11中发生干涉形成干涉区域，位于干涉区域的光致折变材料层11感光转化为第一整体曝光信息层。

通过上述本发明提供的体全息元件制作系统，实现满足近眼显示要求的体全息元件的加工。

在近眼显示领域，除了对近眼显示结构更轻薄的要求，还要求能够有一个较大的出瞳范围，为此，本发明还提供了另外一种具体实施方式，请参考图6和图7，图6是本发明第二种具体实施方式所提供的体全息元件制作方法示意图；图7是本发明第二种具体实施方式所提供的远光入射光束组和近光入射光束组相互干涉的示意图。

在第二种具体实施方式中，如图6和图7所示，本发明所提供的体全息元件制作方法除了前述的步骤S01-S04，还包含以下步骤：

步骤S05，至少1次重新设定远光入射光束组12，改变远光入射光束组12的各光束方向，改变后的远光入射光束组12的各光束照射在光致折变材料层11上的区域不重叠，且改变后的远光入射光束组12透过光致折变材料层11投射到整体出瞳14的至少1个第二出瞳141，各个第二出瞳141中的至少一个与第一出瞳部分重叠或相互独立，各个第二出瞳141部分重叠或相互独立。

根据需要，再次设定远光入射光束组12，再次设定的远光入射光束组12的光束方向与前一次所设定的方向不同，如果需要再次设定多次，则后面一次的远光入射光束组12的光束方向均与前面所设定的方向不同，但是，仍需要保证改变后的远光入射光束组12的各光束照射在光致折变材料层11上的区域不重叠，另一方面仍要保证改变后的远光入射光束组12透过光致折变材料层11投射到整体出瞳14，具体为整体出瞳的第二出瞳141，第一出瞳是最初设定的远光入射光束组12透过光致折变材料层11投射到整体出瞳14的位置，第二出瞳141是再次设定后远光入射光束组12透过光致折变材料层11投射到整体出瞳14的位置，如果进行了多次再次设定，则就会得到多个第二出瞳141，各个第二出瞳141中的至少一个与第一出瞳部分重叠或相互独立，各个第二出瞳141部分重叠或相互独立，只要不是完全重合即可。

步骤S06，至少1次重新设定近光入射光束组13，改变近光入射光束组13的各光束方向，改变后的近光入射光束组13的各光束照射在光致折变材料层11上的区域不重叠。

与远光入射光束组12相同，根据需要，再次设定近光入射光束组13，再次设定的近光入射光束组13的光束方向与前一次所设定的方向不同，如果需要再次设定多次，则后面一次的近光入射光束组13的光束方向均与前面所设定的方向不同，但是，仍需要保证改变后的近光入射光束组13的各光束照射在光致折变材料层11上的区域不重叠。

远光入射光束组12的设置次数与近光入射光束组13的设置次数相同。同时二者再次设置的顺序也可以更换。

步骤S07，在每一次重新设定远光入射光束组12和近光入射光束组13后，均对光致折变材料层11进行整体曝光，包括：

使改变后的远光入射光束组12和改变后的近光入射光束组13分别从光致折变材料层11的两面直接照射光致折变材料层11；改变后的远光入射光束组12与改变后的近光入射光束组13在光致折变材料层11中发生干涉形成干涉区域，位于干涉区域的光致折变材料层11感光转化为至少1个第二整体曝光信息层。

每次改变后，对光致折变材料层11进行整体曝光，得到多个第二整体曝光信息层。

由上述步骤可以看出，在体全息元件的加工时，每次曝光都要求远光入射光束组12和近光入射光束组13照射到光致折变材料层11的区域仍需满足不能重叠，即保证了经过体全息元件处理的近光投射出来的仍是唯一的远光。

上述整体曝光方式，不仅可以保证体全息元件的加工，而且还通过多次设置远光入射光束组12的光束方向和近光入射光束组13的光束方向进行多次整体曝光，得到多个第二整体曝光信息层，以便能够得到多个不完全重合的第二出瞳141和与第二出瞳141不完全重合的第一出瞳，并且在任何一个第二出瞳141或者第一出瞳中都可以看到全面的图像，第一出瞳和第二出瞳141共同组成了整体出瞳14，从而增大了整体出瞳14的区域。这样，本发明所提供的体全息元件加工方法，不仅可以保证轻薄性，还可以保证近眼显示装置能有较大的出瞳范围，提高了近眼显示装置的性能。

而经过上述方法所得到的体全息元件，请参考图8，图8为本发明第二种具体实施方式所提供的体全息元件制作方法所制作的体全息元件示意图，其光致折变材料层11还包括至少1个第二整体曝光信息层，从而在接收到对应方向的近光入射光束组13照射时获得唯一的远光出射光束组12’，远光出射光束组12’投射到整体出瞳的至少1个第二出瞳141，各个第二出瞳141中的至少一个与第一出瞳部分重叠或相互独立，各个第二出瞳141部分重叠或相互独立，整体出瞳14包括第一出瞳和各个第二出瞳141。

整体出瞳14不仅包含第一出瞳，而且包含至少1个第二出瞳141，并且各个第二出瞳141中的至少一个与第一出瞳部分重叠或相互独立，各个第二出瞳141部分重叠或相互独立，从而增大了整体出瞳14的范围。

可见，本发明所提供的体全息元件制作方法，通过多次整体曝光的方式，实现了获得较大的整体出瞳14的目的。

为保证该制作方法的执行，本发明所提供的体全息元件制作系统的各元件如下：

第一发光件3，可以至少1次改变发出的远光入射光束组12的各光束方向，并保证改变后的远光入射光束组12的各光束照射在光致折变材料层11上的区域不重叠，且改变后的远光入射光束组12透过光致折变材料层11投射到整体出瞳14的至少1个第二出瞳141，各个第二出瞳141中的至少一个与第一出瞳部分重叠或相互独立，各个第二出瞳141部分重叠或相互独立；

第二发光件4，可以至少1次改变发出的近光入射光束组13的各光束方向，改变后的近光入射光束组13的各光束照射在光致折变材料层11上的区域不重叠；

控制单元5，可以在每一次改变远光入射光束组12和近光入射光束组13后，用于使改变后的远光入射光束组12和改变后的近光入射光束组13分别从光致折变材料层11的两面直接照射光致折变材料层11；改变后的远光入射光束组12与改变后的近光入射光束组13在光致折变材料层11中发生干涉形成干涉区域，位于干涉区域的光致折变材料层11感光转化为至少1个第二整体曝光信息层。

所述体全息元件制作系统，保证了所制作的体全息元件拥有较大的整体出瞳。

进一步地，第一出瞳、第二出瞳141均为出瞳，相邻的出瞳相邻边缘的距离小于等于2.5mm。

由于人眼瞳孔在正常情况下，直径大小为2.5-5mm，当相邻的两个出瞳边缘之间的距离小于等于2.5mm，就可以保证人眼在整体出瞳14范围内的任何一个位置都能够看到相应的图像，也就是人眼瞳孔在整体出瞳14范围内的任何一个位置都能够接收到出射光线。进一步提高了体全息元件在近眼显示领域的应用效果。

上述方式通过多次整体曝光，获得多个出瞳，从而增大了整体出瞳的范围，实现了提高近眼显示效果的目的。

另外，本发明还提供了第三种具体实施方式，如图9和图10所示，图9是本发明第三种具体实施方式所提供的体全息元件制作方法示意图，图10是本发明第三种具体实施方式所提供的远光入射光束组和近光入射光束组相互干涉的示意图。

在第三种具体实施方式中，如图9和图10所示，本发明所提供的体全息元件制作方法除步骤S01-S04还包含如下步骤：

步骤S05’，至少1次重新设定远光入射光束组12，改变远光入射光束组12的各光束像素点，改变后的远光入射光束组12的各光束照射在光致折变材料层11上的区域不重叠，且改变后的远光入射光束组12透过光致折变材料层11投射到整体出瞳14的至少1个第三出瞳，第一出瞳与各个第三出瞳重合。

根据需要，再次设定远光入射光束组12，再次设定的远光入射光束组12的各光束像素点与前一次所设定的各光束像素点不同，如果需要再次设定多次，则后面一次的远光入射光束组12的各光束像素点均与前面所设定的各光束像素点不同，但是每次设定后都需要保证改变后的远光入射光束组12的各光束照射在光致折变材料层11上的区域不重叠，另一方面仍要保证改变后的远光入射光束组12透过光致折变材料层11投射到整体出瞳14，具体为整体出瞳的第三出瞳，第一出瞳是最初设定的远光入射光束组12透过光致折变材料层11投射到整体出瞳14的位置，第三出瞳是再次设定后远光入射光束组12透过光致折变材料层11投射到整体出瞳14的位置，如果进行了多次再次设定，则就会得到多个第三出瞳，第一出瞳与各个第三出瞳重合，即第一出瞳和第三出瞳区域完全重叠，只是出瞳内的光束像素点不同。

步骤S06’，至少1次重新设定近光入射光束组13，改变近光入射光束组13的各光束像素点，改变后的近光入射光束组13的各光束照射在光致折变材料层11上的区域不重叠。

与远光入射光束组12相同，根据需要，再次设定近光入射光束组13，再次设定的近光入射光束组13的各光束像素点与前一次所设定的方向不同，如果需要再次设定多次，则后面一次的近光入射光束组13的各光束像素点均与前面所设定的方向不同，但是，仍需要保证改变后的近光入射光束组13的各光束照射在光致折变材料层11上的区域不重叠。

远光入射光束组12的设置次数与近光入射光束组13的设置次数相同。同时二者再次设置的顺序也可以更换，即先设置近光入射光束组13再设置远光入射光束组12。

步骤S07’，在每一次重新设定远光入射光束组12和近光入射光束组13后，均对光致折变材料层11进行整体曝光，包括：

使改变后的远光入射光束组12和改变后的近光入射光束组13分别从光致折变材料层11的两面直接照射光致折变材料层11；改变后的远光入射光束组12与改变后的近光入射光束组13在光致折变材料层11中发生干涉形成干涉区域，位于干涉区域的光致折变材料层11感光转化为至少1个第三整体曝光信息层。

每次改变后，对光致折变材料层11进行整体曝光，得到多个第三整体曝光信息层。

由上述步骤可以看出，在体全息元件的加工时，每次曝光都要求远光入射光束组12和近光入射光束组13照射到光致折变材料层11的区域仍需满足不能重叠，即保证了经过体全息元件处理的近光投射出来的仍是唯一的远光。

上述整体曝光方式，不仅可以保证体全息元件的加工，而且还通过多次设置远光入射光束组12的各光束像素点和近光入射光束组13的各光束像素点进行多次整体曝光，得到多个第三整体曝光信息层，以便能够得到完全重叠的第一出瞳和多个第三出瞳，从而在由第一出瞳和多个第三出瞳完全重合的整体出瞳范围内看到多个像素点的图像，提高了显示像素。这样，本发明所提供的体全息元件加工方法，不仅可以保证轻薄性，还可以保证近眼显示装置能有较高的像素，提高了近眼显示装置的性能。

而经过上述方法所得到的体全息元件，请参考图11，图11为本发明第三种具体实施方式所提供的体全息元件制作方法所制作的体全息元件示意图，其光致折变材料层11还包括至少1个第三整体曝光信息层，从而在接收到近光入射光束组13的对应光束像素点照射时获得唯一的远光出射光束组12’，远光出射光束组12’投射到整体出瞳的至少1个第三出瞳，第一出瞳和各个第三出瞳重合，整体出瞳14包括第一出瞳和各个第三出瞳。

整体出瞳14内不仅包含投射到第一出瞳的光束像素点，还包含多个投射到第三出瞳的光束像素点，且第一出瞳和各个第三出瞳完全重叠，从而提高了整体出瞳14内的像素点数量，使可以看到的像素提高，分辨率更高。

为保证该制作方法的执行，本发明所提供的体全息元件制作系统的各元件如下：

第一发光件3，可以至少1次改变发出的远光入射光束组12的各光束像素点，改变后的远光入射光束组12的各光束照射在光致折变材料层11上的区域不重叠，且改变后的远光入射光束组12透过光致折变材料层投射到整体出瞳14的至少1个第三出瞳，第一出瞳与各个第三出瞳重合；

第二发光件4，可至少1次改变发出的近光入射光束组13的各光束像素点，改变后的近光入射光束组13的各光束照射在光致折变材料层11上的区域不重叠；控制单元5，可在每一次改变远光入射光束组12和近光入射光束组13后，使改变后的远光入射光束组12和改变后的近光入射光束组13分别从光致折变材料层11的两面直接照射光致折变材料层11；改变后的远光入射光束组12与改变后的近光入射光束组13在光致折变材料层11中发生干涉形成干涉区域，位于干涉区域的光致折变材料层11感光转化为至少1个第三整体曝光信息层。

所述体全息元件制作系统，保证了所制作的体全息元件拥有较高的分辨率，同时还可以根据所选择的像素点的位置，获得较大的视角。

具体地，远光入射光束组12可以为汇聚光或平行光，从而较容易使远光入射光束组12的光线透过光致折变材料层11投射至整体出瞳14的位置。当然，如果是发散光，如果发散的角度不大，光线能够透过光致折变材料层11投射至整体出瞳14也是可以的。

相应地，为满足加工要求，第一发光件3发出的远光入射光束组12为汇聚光或平行光。

另一方面，近光入射光束组13为发散光或平行光，照射在光致折变材料层上的角度范围才会较大，所加工的体全息元件的视角也就会较大，从而可以获得较大的近眼显示视角。

同理，为满足加工要求，第二发光件4发出的近光入射光束组13为发散光或平行光。

特别地，体全息元件的光致折变材料的厚度为大于等于10μm，非常的轻薄。

请参考图12和图13，图12是本发明第四种具体实施方式所提供的体全息元件制作方法所制作的体全息元件示意图；图13是本发明第五种所提供的体全息元件制作方法所制作的体全息元件示意图。

本发明所提供的体全息元件制作方法，还将光致折变材料层11设置于基材层15上，具体设置可以在对光致折变材料层11整体曝光前，也可以在该步骤之后。

从而，由上述体全息元件制作方法得到的体全息元件还可以包括基材层15，将光致折变材料层11设置在基材层15上，基材层15一般可以为树脂或者玻璃等透光性较好材料，基材层15对光致折变材料层11有支撑作用。

具体地，如图中所示，体全息元件可以为平面状，也可以为圆弧状，或者其他需要的形状。

进一步地，请参考图14和图15，图14是本发明第六种具体实施方式所提供的体全息元件制作方法所制作的体全息元件示意图；图15是本发明第七种具体实施方式所提供的体全息元件制作方法所制作的体全息元件示意图。

除了对光致折变材料层11进行整体曝光加工，还可以对光致折变材料层11添加保护层16，用于保护光致折变材料层。

对应该方法所加工的体全息元件还可以包括保护层16，覆盖在光致折变材料层11的上，以保护光致折变材料层11，延长其使用寿命。

具体地，光致折变材料的形状可以为片状、块状、薄膜状或者镜片形状中的任何一种，其中片状为平面片状，镜片形状为像眼镜片类似的形状。

另一方面，为提高体全息元件制作方法的效果，体全息元件制作系统中还可以设置相位板，具体可以在光致折变材料11与第一发光件3之间设置第一相位板，或者在光致折变材料11与第二发光件4之间设置第二相位板，当然也可以同时设置第一相位板和第二相位板，从而可以对远光入射光束组12和近光入射光束组13进行处理，提高干涉光线的质量，进而提高体全息元件的加工质量。

虽然本发明己披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (16)

1.一种体全息元件制作方法，所述体全息元件用于近眼显示装置，所述近眼显示装置具有整体出瞳，其特征在于，所述制作方法包含如下步骤：

提供光致折变材料层；

设定远光入射光束组，所述远光入射光束组的各光束照射在所述光致折变材料层上的区域不重叠，且所述远光入射光束组透过所述光致折变材料层投射到所述整体出瞳的第一出瞳；

设定近光入射光束组，所述近光入射光束组的各光束照射在所述光致折变材料层上的区域不重叠；

对所述光致折变材料层进行整体曝光，包括：

使所述远光入射光束组和所述近光入射光束组分别从所述光致折变材料层的两面直接照射所述光致折变材料层；所述远光入射光束组与所述近光入射光束组在所述光致折变材料层中发生干涉形成干涉区域，位于干涉区域的光致折变材料层感光转化为第一整体曝光信息层；

至少1次重新设定所述远光入射光束组，改变所述远光入射光束组的各光束方向，改变后的所述远光入射光束组的各光束照射在所述光致折变材料层上的区域不重叠，且改变后的所述远光入射光束组透过所述光致折变材料层投射到所述整体出瞳的至少1个第二出瞳，各个所述第二出瞳中的至少一个与所述第一出瞳部分重叠或相互独立，各个所述第二出瞳部分重叠或相互独立；

至少1次重新设定所述近光入射光束组，改变所述近光入射光束组的各光束方向，改变后的所述近光入射光束组的各光束照射在所述光致折变材料层上的区域不重叠；

在每一次重新设定所述远光入射光束组和所述近光入射光束组后，均对所述光致折变材料层进行整体曝光，包括：

使改变后的所述远光入射光束组和改变后的所述近光入射光束组分别从所述光致折变材料层的两面直接照射所述光致折变材料层；改变后的所述远光入射光束组与改变后的所述近光入射光束组在所述光致折变材料层中发生干涉形成干涉区域，位于干涉区域的光致折变材料层感光转化为至少1个第二整体曝光信息层。

2.如权利要求1所述的体全息元件制作方法，其特征在于，所述第一出瞳与所述第二出瞳均为出瞳，相邻所述出瞳相邻边缘的距离小于等于2.5mm。

3.如权利要求1或2所述的体全息元件制作方法，其特征在于，所述远光入射光束组为汇聚光或平行光。

4.如权利要求1或2所述的体全息元件制作方法，其特征在于，所述近光入射光束组为发散光或平行光。

5.如权利要求1或2所述的体全息元件制作方法，其特征在于，光致折变材料层的厚度大于等于10μm。

6.如权利要求1或2所述的体全息元件制作方法，其特征在于，还将所述光致折变材料层设置于基材层上。

7.如权利要求1或2所述的体全息元件制作方法，其特征在于，还将保护层覆盖所述光致折变材料层。

8.如权利要求1或2所述的体全息元件制作方法，其特征在于，所述光致折变材料层的形状为片状、块状、薄膜状或者镜片形状。

9.一种体全息元件制作系统，所述体全息元件用于近眼显示装置，所述近眼显示装置具有整体出瞳，其特征在于，所述制作系统包括：

支撑部件，用于放置光致折变材料层；

第一发光件，用于发出远光入射光束组，所述远光入射光束组的各光束照射在所述光致折变材料层上的区域不重叠，且所述远光入射光束组透过所述光致折变材料层投射到所述整体出瞳的第一出瞳；

第二发光件，用于发出近光入射光束组，所述近光入射光束组的各光束照射在所述光致折变材料层上的区域不重叠；

控制单元，用于使所述远光入射光束组和所述近光入射光束组分别从所述光致折变材料层的两面直接照射所述光致折变材料层；所述远光入射光束组与所述近光入射光束组在所述光致折变材料层中发生干涉形成干涉区域，位于干涉区域的光致折变材料层感光转化为第一整体曝光信息层，其中，

所述第一发光件，还用于至少1次改变发出的所述远光入射光束组的各光束方向，改变后的所述远光入射光束组的各光束照射在所述光致折变材料层上的区域不重叠，且改变后的所述远光入射光束组透过所述光致折变材料层投射到所述整体出瞳的至少1个第二出瞳，各个所述第二出瞳中的至少一个与所述第一出瞳部分重叠或相互独立，各个所述第二出瞳部分重叠或相互独立；

所述第二发光件，还用于至少1次改变发出的所述近光入射光束组的各光束方向，改变后的所述近光入射光束组的各光束照射在所述光致折变材料层上的区域不重叠；

所述控制单元，还用于在每一次改变所述远光入射光束组和所述近光入射光束组后，使改变后的所述远光入射光束组和改变后的所述近光入射光束组分别从所述光致折变材料层的两面直接照射所述光致折变材料层；改变后的所述远光入射光束组与改变后的所述近光入射光束组在所述光致折变材料层中发生干涉形成干涉区域，位于干涉区域的光致折变材料层感光转化为至少1个第二整体曝光信息层。

10.如权利要求9所述的体全息元件制作系统，其特征在于，所述第一出瞳与所述第二出瞳均为出瞳，相邻所述出瞳相邻边缘的距离小于等于2.5mm。

11.如权利要求9或10所述的体全息元件制作系统，其特征在于，所述第一发光件发出的所述远光入射光束组为汇聚光或平行光。

12.权利要求9或10所述的体全息元件制作系统，其特征在于，所述第二发光件发出的所述近光入射光束组为发散光或平行光。

13.如权利要求9或10所述的体全息元件制作系统，其特征在于，还包括第一相位板，所述第一相位板设置于所述光致折变材料与所述第一发光件之间。

14.如权利要求9或10所述的体全息元件制作系统，其特征在于，还包括第二相位板，所述第二相位板设置于所述光致折变材料与所述第二发光件之间。

15.如权利要求9或10所述的体全息元件制作系统，其特征在于，所述光致折变材料层的厚度大于等于10μm。

16.如权利要求9或10所述的体全息元件制作系统，其特征在于，所述光致折变材料层的形状为片状、块状、薄膜状或者镜片形状。

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