CN111175976B - 光波导组件、显示系统、增强现实设备及显示方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种光波导组件、显示系统、增强现实设备及显示方法，所述光波导组件应用于增强现实设备，所述光波导组件包括光波导本体与第一全息元件，所述第一全息元件设于所述光波导本体的耦出区域一侧，所述第一全息元件为离轴全息元件且具有光焦度；光线从所述光波导本体的耦入区域进入所述光波导本体，并从所述光波导本体的耦出区域射出后进入所述第一全息元件，光线从所述第一全息元件射出后传输至人眼。本发明提供一种光波导组件、显示系统、增强现实设备及显示方法，旨在解决现有技术中用户使用增强现实设备时无法有效的解决辐辏调节冲突，容易使用户产生视觉疲劳和眩晕恶心的问题。

Description

光波导组件、显示系统、增强现实设备及显示方法

技术领域

本发明涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种光波导组件、显示系统、增强现实设备及显示方法。

背景技术

增强现实(Augmented Reality，AR)技术中，通常采用光栅作为成像元件，由于光栅无法提供光焦度，因此会限制增强现实设备显示的效果。

在现有的采用光波导的增强现实技术中，为了实现图像的3D显示，通常是才用双目视觉差的方式实现，通过双眼分别显示不同的图像从而使用户产生立体视觉效果，用户的双眼聚焦在虚像面并看清图像时，两张不同的图像经过视网膜会在使用户能够观察到具有距离感的图像，但是图像的距离感会出发人眼的辐辏反射，双眼内聚，并试图重新聚焦在大脑所产生的距离感的地方，从而感受到3D立体的感觉。但是通常情况下，辐辏面与虚像面不重合，用户双眼在虚像面和辐辏面之间不断进行调节，这种调节过程容易导致用户在观察图像时候产生眩晕恶心，并且当虚像面与辐辏面的分离距离越大时，产生的辐辏调节冲突程度越大，从而更容易使用户产生不良反应。

现有的增强现实设备中，由于增强现实设备只能提供一个或两个虚像面，用户需要在虚像面附近观察才能查看到小景深的3D效果图片，无法有效的解决辐辏调节冲突的问题。

发明内容

本发明提供一种光波导组件、显示系统、增强现实设备及显示方法，旨在解决现有技术中用户使用增强现实设备时无法有效的解决辐辏调节冲突，容易使用户产生视觉疲劳和眩晕恶心的问题。

为实现上述目的，本发明提出了一种光波导组件，应用于增强现实设备，所述光波导组件包括光波导本体与第一全息元件，所述第一全息元件设于所述光波导本体的耦出区域一侧，所述第一全息元件为离轴全息元件且具有光焦度；

光线从所述光波导本体的耦入区域进入所述光波导本体，并从所述光波导本体的耦出区域射出后进入所述第一全息元件，光线从所述第一全息元件射出后传输至人眼。

可选的，所述第一全息元件为透射型全息元件或反射型全息元件。

可选的，所述光波导组件还包括控制电路与透明电极组，所述透明电极组包括上透明电极与下透明电极，所述上透明电极与所述下透明电极设于所述第一全息元件的两侧，所述控制电路与所述上透明电极以及所述下透明电极电连接。

可选的，所述上透明电极为单片结构或多片阵列结构，所述下透明电极为单片结构或阵列结构。

可选的，所述上透明电极包括多个第一子透明电极，所述下透明电极包括多个第二子透明电极，多个所述第一子透明电极沿端缘相互连接，多个所述第二子透明电极沿端缘相互连接。

可选的，多个所述第一子透明电极沿第一方向串联，多个所述第二子透明电极沿第二方向串联，所述第一方向与所述第二方向相互垂直。

可选的，所述光波导组件包括N个所述第一全息元件与M个透明电极组，N为大于1的正整数，M为大于1的正整数，N个所述第一全息元件叠加组合使用。

可选的，所述光波导组件还包括第二全息元件，所述第二全息元件设于所述光波导本体的耦入区域一侧；

光线经过所述第二全息元件后，从所述光波导本体的耦入区域进入所述光波导本体，并从所述光波导本体的耦出区域射出后进入所述第一全息元件，光线从所述第一全息元件射出后传输至人眼。

为实现上述目的，本申请提出一种显示系统，所述显示系统包括显示单元与如上述任一项实施方式所述的光波导组件，所述显示单元发出的光线经由所述耦入元件从所述耦入区域进入所述光波导本体，光线在所述光波导本体传播后从所述耦出区域传出后进入所述耦出元件，光线经过所述耦出元件后书传输至人眼。

可选的，所述显示系统包括多个所述显示单元以及分束棱镜，多个所述显示单元发出的光线进入所述分束棱镜，经过所述分束棱镜的透射或反射后，从所述分束棱镜射出，并经过所述光波导组件后传输向人眼。

为实现上述目的，本申请提出一种增强现实设备，所述增强现实设备包括如上述任一项实施方式所述的显示系统。

为实现上述目的，本申请提出一种显示方法，应用于显示系统，所述显示系统包括显示单元、N个第一全息元件以及N个透明电极组，N为大于或等于1的正整数，N个所述第一全息元件与N个所述透明电极组一一对应，所述显示单元用于显示成像图片，所述成像图片包括多个子图片，所述显示方法包括：

获取当前显示的子图片的景深信息；

根据所述景深信息确定所述子图片对应的透明电极组；

控制所述透明电极组工作。

可选的，根据所述景深信息确定所述子图片对应的透明电极组的步骤之前，还包括：

根据所述景深信息确定所述子图片对应的第一全息元件；

根据所述第一全息元件确定对应的透明电极组。

本申请提出的技术方案中，所述光波导组件应用于增强现实设备，所述光波导组件包括光波导本体与第一全息元件，所述第一全息元件设于所述光波导本体的耦出区域一侧，所述第一全息元件为离轴全息元件，并且所述第一全息元件具有光焦度，光线从所述光波导本体的耦入区域进入所述光波导本体，并在所述光波导本体内通过全反射的方式进行传输，光线从所述光波导本体的耦出区域射出所述光波导本体后进入所述第一全息元件，由于所述第一全息元件具有光焦度，进入所述第一全息元件的光线进行回去后传输至人眼，通过所述第一全息元件，使用户在通过所述光波导组件进行观察时，能够通过所述光波导本体的光线在所述第一全息元件进行汇聚，并形成一个虚像面，而不会使每次全反射形成的衍射形成多个虚像面，消除了鬼像的影响，有效提高成像质量。从而解决了现有技术中用户使用增强现实设备时无法有效的解决辐辏调节冲突，容易使用户产生视觉疲劳和眩晕恶心的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本发明光波导组件的一实施例的结构示意图；

图2是本发明光波导组件的又一实施例的结构示意图；

图3是本发明光波导组件的又一实施例的结构示意图；

图4是本发明光波导组件的又一实施例的结构示意图；

图5是本发明光波导组件的又一实施例的结构示意图；

图6是本发明光波导组件的又一实施例的结构示意图；

图7是现有技术中的光波导组件的光路示意图；

图8是本发明光波导组件中全息元件具有光焦度的光路示意图；

图9是本发明光波导组件的又一实施例的结构示意图；

图10是本发明光波导组件的又一实施例的结构示意图；

图11是本发明显示系统具有多个全息元件一实施例的显示示意图；

图12是本发明显示系统具有多个全息元件又一实施例的显示示意图；

图13是本发明显示系统具有多个显示单元的结构示意图；

图14是本发明显示方法的一实施例的结构示意图；

图15是本发明显示方法的又一实施例的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	光波导本体	32	下透明电极
20	第一全息元件	321	第二子透明电极
				30	透明电极组	40	第二全息元件
31	上透明电极	50	分束棱镜
				311	第一子透明电极	60	显示单元

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提供一种光波导组件、显示系统、增强现实设备及显示方法。

请参照图1，所述光波导组件应用于增强现实设备，所述光波导组件包括光波导本体10与第一全息元件20，所述第一全息元件20设于所述光波导本体10的耦出区域一侧；

其中，所述光波导本体10包括耦入区域与耦出区域，光线从所述光波导本体10的耦入区域进入所述光波导本体10，光线能够在所述光波导本体10内进行全反射传播，从而能够使光线在所述光波导本体10内传播后从所述光波导本体10的耦出区域射出。

具体的，光线从所述光波导本体10的耦入区域进入所述光波导本体10，并在所述光波导本体10内通过全反射的方式进行传输，光线从所述光波导本体10的耦出区域射出所述光波导本体10后进入所述第一全息元件20，由于所述第一全息元件20具有光焦度，进入所述第一全息元件20的光线经衍射后传输至人眼，并呈现虚像。

本申请的具体实施例中，所述光波导组件包括光波导本体10与第一全息元件20，所述第一全息元件20设于所述光波导本体10的耦出区域一侧，所述第一全息元件20为离轴全息元件，并且所述第一全息元件20具有光焦度，光线从所述光波导本体10的耦入区域进入所述光波导本体10，并在所述光波导本体10内通过全反射的方式进行传输，光线从所述光波导本体10的耦出区域射出所述光波导本体10后进入所述第一全息元件20，由于所述第一全息元件20具有光焦度，进入所述第一全息元件20的光线经衍射后传输至人眼，通过所述第一全息元件20，使用户在通过所述光波导组件进行观察时，能够通过所述光波导本体10的光线在所述第一全息元件20进行汇聚，并形成一个虚像面，而不会使每次全反射形成的衍射形成多个虚像面，消除了鬼像的影响，有效提高成像质量。从而解决了现有技术中用户使用增强现实设备时无法有效的解决辐辏调节冲突，容易使用户产生视觉疲劳和眩晕恶心的问题。

在可选的实施方式中，所述第一全息元件20为透射型全息元件或反射型全息元件。

其中，第一全息元件20在记录构造过程中，使用两束相干光作为第一记录光束与第二记录光束，其中所述第一记录光束为平面波，所述第二记录光束为球面波，所述第一记录光束与所述第二记录光束以一定的角度照射在全息记录介质表面，并且在相干叠加后形成的干涉图样被全息记录介质记录下来。从而完成第一全息元件20的记录过程。具体的，全息记录介质可以是卤化银、重铬酸盐、光致聚合物、全息—聚合物分散液晶、液晶等。

在使用所述第一全息元件20时，通过照明光束中照射所述第一全息元件20，其中，所述照明光束与所述第二记录光束相同，照明光束与所述第一全息元件20的夹角为所述第二记录光束与全息记录介质夹角，照明光束经过所述第一全息元件20产生衍射并在所述第一全息元件20的另一侧复现出一束与所述第一记录光束相同的光，称为再现光束。

其中，所述透射型全息元件构造时所述第一记录光束与所述第二记录光束位于全息记录介质的一侧，而反射型全息元件构造时所述第一记录光束与所述第二记录光束分别位于全息记录介质的两侧。在所述透射型全息元件工作过程中，透射型全息元件的照明光束与再现光束分别位于第一全息元件20的两侧，即照明光透过第一全息元件20产生再现光束，在所述反射型全息元件工作过程中，照明光束与再现光束位于所述第一全息元件20的同侧，照明光经过第一全息元件20反射产生再现光束。

请参照图2与图3，在可选的实施方式中，所述光波导组件还包括控制电路与透明电极组30，所述透明电极组30包括上透明电极31与下透明电极32，所述上透明电极31与所述下透明电极32分设于所述第一全息元件20的两侧，所述控制电路用于控制所述上透明电极31与所述下透明电极32工作。可选的，所述第一全息元件20的材料包括液晶、聚合物分散液晶、光折变晶体等。对于光折变晶体，由透明电极施加电场引起的晶体内部的光电效应也会改变第一全息元件20的折射率分布，进而实现第一全息元件20的开关功能。

具体的，当所述控制电路控制所述上透明电极31与所述下透明电极32工作时，所述上透明电极31与所述下透明电极32之间形成电场，从而使所述第一全息元件20内部的液晶分子排布取向将发生改变，进而改变第一全息元件20的折射率分布，降低元件的衍射效率，当电场足够大时，元件将完全失去衍射作用直接透过照明光束，照明光束将直接透射经过第一全息元件20而不发生任何改变。当所述控制电路未控制所述上透明电极31与所述下透明电极32工作时，所述上透明电极31与所述下透明电极32之间不存在电场，所述第一全息元件20能够对照明光束产生衍射作用。

请参照图3，在上述实施方式的优选实施方式中，所述上透明电极31为单片结构，所述下透明电极32也为单片结构，具体的，所述上透明电极31的面积与所述第一全息元件20的面积相同，所述下透明电极32的面积与所述第一全息元件20的面积相同。在所述控制电路控制所述上透明电极31与所述下透明电极32工作时，由于所述上透明电极31与所述下透明电极32的面积均与所述第一全息元件20相同，因此能够在所述第一全息元件20产生均匀的电场。

请参照图4与图5，在上述实施方式的优选实施方式中，所述上透明电极31包括多个所述第一子透明电极311，所述下透明电极32包括多个所述第二子透明电极321，多个所述第一子透明电极311为阵列分布，所述第二子透明电极321为阵列分布，具体的，所述第一子透明电极311均与所述控制电路电连接，并且不同的所述第一子透明电极311相互独立控制，所述第二子透明电极321均与所述控制电路电连接，并且不同的所述第二子透明电极321相互独立控制，因此，所述控制电路可以根据实际情况对部分或全部的所述第一子透明电极311和/或所述第二子透明电极321进行控制，从而控制对应区域的所述第一全息元件20位置产生电场，使所述第一全息元件20的对应区域产生失去衍射作用。

可以理解的是，所述第一子透明电极311与所述第二子透明电极321的形状可以为正方形或六边形或圆形或其他形状。所述第一子透明电极311与所述第二子透明电极321的边长或直径尺寸可以为2μm或3μm或5μm。

在可选的实施方式中，多个所述第一子透明电极311沿第一方向串联，多个所述第二子透明电极321沿第二方向串联，所述第一方向与所述第二方向相互垂直，具体的，所述上透明电极31包括多个所述第一子透明电极311，所述下透明电极32包括多个所述第二子透明电极321，所述第一子透明电极311以行为单位进行串联，所述第二子透明电极321以列为单位进行串联，所述第一子透明电极311与所述第二子透明电极321通过相互垂直的串联方式，从而形成可寻址的阵列电极，方便对所述阵列电极进行控制。

优选实施方式中，所述第一子透明电极311的行数与列数可以相等，也可以不相等，所述第二子透明电极321的行数与列数可以相等，也可以不相等。优选实施方式中，所述第一子透明电极311与所述第二子透明电极321数量相等并且一一对应。

请参照图6，在可选的实施方式中，所述光波导组件包括N个所述第一全息元件20与M个透明电极组30，N为大于1的正整数，M为大于1的正整数，其中，每个所述第一全息元件20具有不同的预设虚像距离，具体的每个所述第一全息元件20对应一个所述透明电极组30，并且一所述第一全息元件20与相邻的另一所述第一全息元件20可以共用一个所述子透明电极。优选的，N个所述第一全息元件20具有X个不同的虚像距，N可以大于或等于或小于X，N个不同的所述第一全息元件20可以适配X个不同的辐辏面，另外，N可以大于或等于或小于M，所述透明电极组30可以对单个所述第一全息元件20或多个所述第一全息元件20的组合进行控制。多个第一全息元件叠合，可以提供不同的虚像距，使图像中不同景深处对应不同的虚像距。

在一具体的实施方式中，所述光波导组件包括5个所述第一全息元件20，其中，第一片第一全息元件20虚像距为30cm，第二片第一全息元件20虚像距为80cm，第三片第一全息元件20虚像距为180cm，第四片第一全息元件20虚像距为300cm，第五片第一全息元件20虚像距为500cm，当所述第三片第一全息元件20进行工作时，可以将除第三片第一全息元件20之外的其他第一全息元件20两侧的所述第一全息元件20分别施加正电压与负电压，从而使其他第一全息元件20失去衍射作用，使所述第三片第一全息元件20能够独立进行工作，于另一具体实施方式中，当所述第三片第一全息元件20进行工作时，可以在所述第一片第一全息元件20的与所述第五片第一全息元件20的两端的所述子透明电极分别施加电压，并在所述第三片第一全息元件20两侧的所述子透明电极施加与所述第一片第一全息元件20与所述第五片第一全息元件20相反的电压，从而使所述第三片第一全息元件20不受到所述第一片第一全息元件20与所述第五片第一全息元件20之间的电场的影响。

在上述具体的实施方式中，每个所述第一全息元件20的典型厚度为2到5um，所述子透明电极厚度在500nm到1um之间，当所述光波导组件包括5个所述第一全息元件20时，所述光波导组件的总厚度在13um到31um之间。所述光波导组件的厚度相对1到3mm的光波导基底可以忽略不计，从而增加或减少第一全息元件20的层数不会影响AR显示组合器的重量体积。另外，所述子透明电极的折射率与所述第一全息元件20的折射率相等。

请参照图7与图8，在可选的实施方式中，所述光波导组件还包括第二全息元件40，所述第二全息元件40设于所述光波导本体10的耦入区域一侧，所述第二全息元件40为离轴全息元件且具有光焦度；具体的，所述第二全息元件40不限于离轴全息元件或普通全息元件，光线经过所述第二全息元件40后，从所述光波导本体10的耦入区域进入所述光波导本体10，并从所述光波导本体10的耦出区域射出后进入所述第一全息元件20，光线从所述第一全息元件20射出后传输至人眼。图7为显示单元60发出的光景经过所述镜组后，从所述第二全息元件40进入所述光波导本体10的结构示意图，图8为显示单元60发出的光线直接进入具有光焦度的所述第二全息元件40后再进入所述光波导本体10的示意图，由于所述第二全息元件40具有光焦度，因此所述第二全息元件40能够辅助或代替镜组对显示单元60发出的光线进行聚焦，从而简化所述镜组的结构，降低所述镜组的重量与体积。

为实现上述目的，本申请提出一种显示系统，所述显示系统包括显示单元60与如上述任一项实施方式所述的光波导组件，具体的，所述显示单元60发出的光线经由所述耦入元件从所述耦入区域进入所述光波导本体10，光线在所述光波导本体10传播后从所述耦出区域传出后进入所述耦出元件，光线经过所述耦出元件后书传输至人眼。

在一具体实施方式中，当所述显示系统的所述光波导组件包括多个所述第一全息元件20时，显示单元60发出的光线从所述光波导本体10的耦入区域进入所述光波导本体10，并从所述光波导本体10的耦出区域射出所述光波导本体10，由于所述光波导组件包括多个所述第一全息元件20，每个所述第一全息元件20具有不同的预设虚像距离，当所述显示单元60显示图片时，可以根据所述图片确定辐辏面，并在所述第一全息元件20中选择辐辏面距离最近的虚像面的对应的所述第一全息元件20，并且通过所述控制电路，使所述光波导组件中的其他所述第一全息元件20增加电场从而停止工作，而使与辐辏面最近的虚像面的对应的所述第一全息元件20进行工作，保持衍射作用。

请参照图9，在可选的实施方式中，当所述显示单元60显示的图像为大景深的图像时，由于显示大景深的图片时，会具有更多个辐辏面，为了方便图片进行显示，可以将所述大景深图片分为三个辐辏面，三个辐辏面分别为第一辐辏面201、第二辐辏面202以及第三辐辏面203，所述第一辐辏面201为近景辐辏面，所述第二辐辏面202为中景辐辏面，所述第三辐辏面203为远景辐辏面，所述显示系统的虚像面101与所述第二辐辏面202靠近，通过选择与不同的所述辐辏面对应的所述第一全息元件20进行工作，可以对所述大景深图片进行显示。

请参照图10与图11，在优选实施方式中，为了能够使用户清楚的观察所述大景深图片，实现图像的3D显示效果，可以利用对不同的所述第一全息元件20对图片的不同区域进行显示，在一具体实施例中，所述第一全息元件20均包括多个子透明电极，所述大景深图片包括太阳，白云与人像，其中人像通过方形进行显示，白云通过圆形进行显示，太阳通过三角形进行显示，人像位于所述大景深图片的中央位置，白云位于大景深图片的左上侧，太阳位于所述大景深图片的右上侧，当所述显示单元60显示所述大景深图片时，控制所述第一辐辏面201对应的所述第一全息元件20的中央区域进行工作，使所述第一全息元件20对应的第一虚像面101与所述第一辐辏面201接近；控制所述第二辐辏面202对应的所述第一全息元件20的左上区域进行工作，使所述第一全息元件20对应的第二虚像面102与所述第二辐辏面202接近；控制所述第三辐辏面203对应的所述第一全息元件20的右上区域进行工作；使所述第一全息元件20对应的第三虚像面103与所述第三辐辏面201接近，通过这种方式，能够使不同景深的不同区域的图像均按照景深进行显示，从而降低辐辏调节冲突的影响。

请参照图12，在上述优选实施例中，当所述大景深图片的辐辏面的数量大于三个时，所述光波导组件中所使用的所述第一全息元件20的数量也大于三个，这种情况可能会导致相邻的所述第一全息元件20之间出现串扰，从而导致显示的图像质量变差，出现鬼影、偏色、亮度不均匀等现象。为了解决这一问题，当所述大景深图片的辐辏面较多时，可以通过不同景深的区域进行依次显示。具体的，在对所述大景深图片进行显示时，可以首先将所述大景深图片划分为不同景深的子图片，然后根据不同子图片对应的景深选择与其对应的所述第一全息元件20，在所述显示单元60显示所述大景深图片时，可以通孔控制单元控制所述显示单元60按照预设的时间间隔对不同的子图片进行依次继续显示，并在显示所述子图片时控制所述子图片对应的所述第一全息元件20进行衍射，当所述子图片全部依次显示完成，并且所有子图片的显示时间之和较小时，由于人眼的视觉暂留效果，这些子图片将叠加为一副完整的大景深图像。所述第一全息元件20按照时间顺序分次工作，相互之间不会存在串扰，从而使显示的图片的成像质量得到保障。

可以理解的是，为了保证用户的观察效果，显示单元60的刷新频率为60fps，当所述大景深图片包括5个子图片时，需要5个所述第一全息元件20进行配合显示，为了保证所述显示单元60的显示效果，需要显示单元60的刷新频率达到60*5＝300fps才能实现对所述大景深图片的上述显示过程。

请参照图13，在显示所述大景深图片时，由于对所述显示单元60的刷新频率要求较高，为了降低所述显示系统对所述显示单元60的要求，可以使所述显示系统包括多个显示单元60，多个所述显示单元60发出的光线进入所述分束棱镜50，经过所述分束棱镜50的透射或反射后，从所述分束棱镜50射出，并经过所述光波导组件后传输向人眼，当所述大景深图片包括5个子图片时，可以通过多个显示单元60依次进行显示的方式，降低对所述显示单元60的刷新频率的要求。具体的，当所述显示系统包括3个所述显示单元60时，为了显示所述大景深图片，对每个所述显示单元60的刷新频率的要求为100fps。

为实现上述目的，本申请还提出一种显示方法，所述显示方法应用于现实系统，具体的，所述显示系统包括显示单元60、N个第一全息元件20以及N个透明电极组30，N为大于或等于1的正整数，N个所述第一全息元件20与N个所述透明电极组30一一对应，所述显示单元60用于显示成像图片，所述成像图片包括多个子图片，所述显示方法包括：

S100，获取当前显示的子图片的景深信息；

S200，根据所述景深信息确定所述子图片对应的透明电极组30；

S300，控制所述透明电极组30工作。

其中，所述成像图片根据所述景深信息划分为多个所述子图片，在对所述成像图片进行显示时，可以首先将所述成像图片划分为不同景深的子图片，然后根据不同子图片对应的景深选择与其对应的所述第一全息元件20，在所述显示单元60显示所述成像图片时，可以按照预设的时间间隔对不同的子图片进行依次继续显示，并在显示所述子图片时控制所述子图片对应的所述第一全息元件20进行衍射，当所述子图片全部依次显示完成，由于人眼的视觉暂留效果，这些子图片将叠加为一副完整的大景深图像。具体的，N个所述透明电极组30的工作方式可以为同时工作或按照顺序依次工作，当N个所述透明电极组30按照顺序依次工作时，可以依据相应所述子图片的景深由远到近或由近到远的排列顺序进行工作，或是按照所述子图片的显示时间先后顺序进行工作。

在可选的实施方式中，上述步骤S100之前，还包括：

S210，根据所述景深信息确定所述子图片对应的第一全息元件20；

S220，根据所述第一全息元件20确定对应的透明电极组30。

其中，同一个所述子图片中的不同对象的景深相近，从而保证在对所述子图片通过所述第一全息元件20调整后，能够清晰的进行显示。

其中，当所述光波导组件包括a个所述第一全息元件20，所述显示单元60在显示其中一张所述子图片时，确定所述子图片对应的所述第一全息元件20与所述透明电极组30，当所述第b个第一全息元件20进行工作时，可以将除第b片第一全息元件20之外的其他第一全息元件20两侧的所述第一全息元件20分别施加正电压与负电压，从而使其他第一全息元件20失去衍射作用，使所述第b个第一全息元件20能够独立进行工作，于另一具体实施方式中，还可以在所述第一个第一全息元件20的与所述第a个第一全息元件20的两端的所述子透明电极分别施加电压，并在所述第b个第一全息元件20两侧的所述子透明电极施加与所述第一个第一全息元件20与所述第a个第一全息元件20相反的电压，从而使所述第b个第一全息元件20不受到所述第一个第一全息元件20与所述第a个第一全息元件20之间的电场的影响。具体的，所述第一全息元件20的工作方式可以为同时工作或按照顺序依次工作，当N个所述第一全息元件20按照顺序依次工作时，可以依据相应所述子图片的景深由远到近或由近到远的排列顺序进行工作，或是按照所述子图片的显示时间先后顺序进行工作。

本申请还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括处理器、存储器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时还实现如上述任一实施方式所述的显示方法的步骤。

在一些可选的实施方式中，所述处理器可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，还可以是其它通用处理器、数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器可以是设备的内部存储单元，例如设备的硬盘或内存。所述存储器也可以是设备的外部存储设备，例如设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart MediaCard,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器还可以既包括设备的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器用于存储所述计算机程序以及设备所需的其它程序和数据。所述存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本发明还提出一种增强现实设备，所述增强现实设备包括如上述任一实施方式所述的显示系统，该显示系统的具体结构参照上述实施例，由于该显示系统采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种光波导组件，其特征在于，应用于增强现实设备，所述光波导组件包括光波导本体、N个所述第一全息元件与M个透明电极组，所述第一全息元件设于所述光波导本体的耦出区域一侧，所述第一全息元件为离轴全息元件且具有光焦度，所述透明电极组与所述第一全息元件对应，所述透明电极组中的电极位于所述第一全息元件的两侧，N为大于1的正整数，M为大于1的正整数，N个所述第一全息元件叠加组合使用；

光线从所述光波导本体的耦入区域进入所述光波导本体，并从所述光波导本体的耦出区域射出后进入所述第一全息元件，光线从所述第一全息元件射出后传输至人眼。

2.如权利要求1所述的光波导组件，其特征在于，所述第一全息元件为透射型全息元件或反射型全息元件。

3.如权利要求1所述的光波导组件，其特征在于，所述光波导组件还包括控制电路，所述透明电极组包括上透明电极与下透明电极，所述上透明电极与所述下透明电极设于所述第一全息元件的两侧，所述控制电路与所述上透明电极以及所述下透明电极电连接。

4.如权利要求3所述的光波导组件，其特征在于，所述上透明电极为单片结构或多片阵列结构，所述下透明电极为单片结构或阵列结构。

5.如权利要求3所述的光波导组件，其特征在于，所述上透明电极包括多个第一子透明电极，所述下透明电极包括多个第二子透明电极，多个所述第一子透明电极沿端缘相互连接，多个所述第二子透明电极沿端缘相互连接。

6.如权利要求5所述的光波导组件，其特征在于，多个所述第一子透明电极沿第一方向串联，多个所述第二子透明电极沿第二方向串联，所述第一方向与所述第二方向相互垂直。

7.如权利要求1所述的光波导组件，其特征在于，所述光波导组件还包括第二全息元件，所述第二全息元件设于所述光波导本体的耦入区域一侧；

光线经过所述第二全息元件后，从所述光波导本体的耦入区域进入所述光波导本体，并从所述光波导本体的耦出区域射出后进入所述第一全息元件，光线从所述第一全息元件射出后传输至人眼。

8.一种显示系统，其特征在于，所述显示系统包括显示单元与如权利要求1-7任一项所述的光波导组件，所述显示单元发出的光线经由耦入元件从所述耦入区域进入所述光波导本体，光线在所述光波导本体传播后从所述耦出区域传出后进入耦出元件，光线经过所述耦出元件后传输至人眼。

9.如权利要求8所述的显示系统，其特征在于，所述显示系统包括多个所述显示单元以及分束棱镜，多个所述显示单元发出的光线进入所述分束棱镜，经过所述分束棱镜的透射或反射后，从所述分束棱镜射出，并经过所述光波导组件后传输向人眼。

10.一种增强现实设备，其特征在于，所述增强现实设备包括如权利要求8-9任一项所述的显示系统。

11.一种显示方法，其特征在于，应用于显示系统，所述显示系统包括显示单元、N个第一全息元件以及N个透明电极组，N为大于或等于1的正整数，N个所述第一全息元件与N个所述透明电极组一一对应，所述显示单元用于显示成像图片，所述成像图片包括多个子图片，所述显示方法包括：

获取当前显示的子图片的景深信息；

根据所述景深信息确定所述子图片对应的透明电极组；

控制所述透明电极组工作。

12.如权利要求11所述的显示方法，其特征在于，根据所述景深信息确定所述子图片对应的透明电极组的步骤之前，还包括：

根据所述景深信息确定所述子图片对应的第一全息元件；

根据所述第一全息元件确定对应的透明电极组。

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