CN115166968A - 基于时序信号占空比控制耦出光亮度的方法和装置 - Google Patents

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CN115166968A CN202210764398.0A CN202210764398A CN115166968A CN 115166968 A CN115166968 A CN 115166968A CN 202210764398 A CN202210764398 A CN 202210764398A CN 115166968 A CN115166968 A CN 115166968A
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    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/13306—Circuit arrangements or driving methods for the control of single liquid crystal cells

Abstract

本申请适用于光学显示技术领域，提供了基于时序信号占空比控制耦出光亮度的方法、装置、设备及介质，方法包括：将亮度均匀的测试图像耦入光波导，得到所述光波导的耦出图像的亮度分布；确定所述耦出图像存在非标亮图区，则将所述电控光栅上非标亮栅区处施加的第一时序信号调整为第二时序信号；本申请通过时序信号的占空比控制电控光栅，实现了光栅各部分的折射率自由调控，从而使得通过光栅各部分的光线的平均衍射效率能够得以差异化设置，进一步配合亮度均匀的测试图像对光波导进行测试的结果，可以灵活调整光波导耦出图像各部分的亮度，从而解决传统方案中光波导输出图像亮度不均匀的问题，得到亮度均匀的显示图像。

Description

基于时序信号占空比控制耦出光亮度的方法和装置
技术领域
本申请属于光学显示技术领域，尤其涉及基于时序信号占空比控制耦出光亮度的方法、装置、设备及介质。
背景技术
基于光波导的一维或二维出瞳扩展光学显示，就是通过全息曝光(HOE)或母版压印(DOE)的技术方案将衍射光栅条纹记录在特定材料上，以形成包含耦入耦出(二维还包含转折)等区域的衍射光学元件HOE或DOE，配合图像生产模组(光机)组成整体的显示模组。
然而，这种技术存在着物理上的限制，从而导致了如下问题。
由于出瞳亮度追求的是尽可能的平均，而耦出区域的衍射效率一般是均匀相同的，这就会导致耦入的光效在前面的出瞳耦出的亮度较多，而在后面出瞳位置耦出的亮度较少，导致了不同出瞳亮度，比如：耦入光效100％，出瞳效率为20％，则第一出瞳耦出100％*20％＝20％，第二出瞳耦出(100％-20％)*20％＝16％，第三出瞳耦出(100％-20％-16％)*20％＝12.8％……以此类推，形成亮度渐弱的问题。而大幅面的HUD，由于投影光机一般都是中心亮度远大于边缘亮度，导致照射在HUD上的亮度也是不同的，进而影响到衍射像的亮度均匀性。
发明内容
本申请实施例提供了基于时序信号占空比控制耦出光亮度的方法、装置、设备及介质，可以解决显示亮度不均匀的问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种基于时序信号占空比控制耦出光亮度的方法，包括：
将亮度均匀的测试图像耦入光波导，得到所述光波导的耦出图像的亮度分布；所述光波导包括施加有预设的第一时序信号的电控光栅；所述第一时序信号的占空比为预设的标准占空比；所述电控光栅是指采用电光效应材料的，能够根据施加的电信号调整折射率的光栅；
确定所述耦出图像存在非标亮图区，则将所述电控光栅上非标亮栅区处施加的第一时序信号调整为第二时序信号；
其中，所述非标亮图区是指所述耦出图像中，亮度与预设的标准亮度阈值的差大于设定的第一阈值的一个或多个区域；通过所述电控光栅上的一个或多个所述非标亮栅区的光线集合耦出所述光波导后构成所述非标亮图区，且所述非标亮栅区与所述非标亮图区一一对应；
所述第二时序信号的占空比与所述标准占空比不同，且通过施加有第二时序信号的非标亮栅区的光构成的图像区域亮度与所述标准亮度阈值的差小于设定的第二阈值。
上述方法通过(第二)时序信号的占空比控制(采用电光效应材料的，能够根据施加的电信号调整折射率的)电控光栅，实现了光栅各部分的折射率自由调控，从而使得通过光栅各部分的光线的平均衍射效率能够得以差异化设置，进一步配合亮度均匀的测试图像对光波导进行测试的结果，可以灵活调整光波导耦出图像各部分的亮度，从而解决传统方案中光波导输出图像亮度不均匀的问题，得到亮度均匀的显示图像；更进一步地，利用上述方法还可以将显示图像的指定部分的亮度调高或调低，以适应更广泛的现实需求。
在第一方面的一种可能的实现方式中，在所述将亮度均匀的测试图像耦入光波导，得到所述光波导的耦出图像的亮度分布的步骤后，还包括：
确定输入光波导的光源为时序光源，且所述耦出图像存在偏色图区，则将所述电控光栅上偏色栅区处施加的第一时序信号或第二时序信号调整为第三时序信号；
所述时序光源是指周期性地输出N种波长光的光源，所述时序光源的一个周期由N个光源时段构成，第i个光源时段内，所述时序光源输出第i种波长的光线，其中，N为不小于2的整数，i为不大于N的正整数，所述第i个光源时段是所述N个光源时段中的任意一个；
所述偏色图区是指所述耦出图像中，第j种波长的光线的亮度与第j个偏色亮度阈值的差大于设定的第三阈值的一个或多个区域，其中，j为不大于N的正整数；所述第j个偏色亮度阈值是与所述第j种波长的光线一一对应的，基于所述测试图像设置的阈值；通过所述电控光栅上的一个或多个所述偏色栅区的光线集合耦出所述光波导后构成所述偏色图区，且所述偏色栅区与所述偏色图区一一对应；
所述第三时序信号为周期信号，所述第三时序信号的一个周期由N个控制时段构成，所述N个控制时段与所述N个光源时段一一对应，且所述N个控制时段中第j个控制时段内的所述第三时序信号用于控制所述N个光源时段中第j个光源时段内光源出射的第j种波长的光在所述偏色栅区的通过性；所述第三时序信号与所述电控光栅上偏色栅区处施加的第一时序信号或第二时序信号的区别为：
第j个控制时段中，所述第三时序信号的占空比与所述电控光栅上偏色栅区处施加的第一时序信号或第二时序信号的占空比不同；
通过施加有第三时序信号的偏色栅区的第j种波长的光构成的图像区域亮度与所述第j个偏色亮度阈值的差小于设定的第四阈值。
上述方法通过对(第三)时序信号进行周期性的设置，配合时序光源(如DLP光机、LBS光机等)的周期性，并对单个周期内对应不同波长光线(亦即不同颜色光线)的时段内的信号占空比进行差异化调整，实现了对不同波长光线亮度的分别调节，从而能够解决由于不同波长光在光栅中衍射效率不同导致的偏色问题(即某一波长的光线亮度偏高或偏低)。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述电控光栅的光栅部分采用的材料为聚合物分散液晶；：
通过施加有第二时序信号的非标亮栅区的光构成的图像区域亮度与所述标准亮度阈值相同；并且，
通过施加有第三时序信号的偏色栅区的第j种波长的光构成的图像区域亮度与所述第j个偏色亮度阈值相同。
上述方法引入了聚合物分散液晶(PDLC)材质的光栅，利用聚合物分散液晶的折射率(亦即介电常数)能够随施加电压(例如施加时序信号)的大小变化，从而实现更为灵活精确的光栅衍射效率调控，进一步使得显示图像的亮度调控粒度更为精细，得到更好的调控效果。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述第一时序信号、所述第二时序信号以及所述第三时序信号均为由高电平时段和低电平时段构成的周期信号，且所述第一时序信号、所述第二时序信号以及所述第三时序信号的周期均小于0.1s；所述高电平时段的信号电平与所述聚合物分散液晶的阈值电压相同；所述低电平时段的信号电平小于所述高电平时段的信号电平。
上述方法通过高电平、低电平二元的周期性时序信号执行控制，兼容现有的信号发生方法和装置，能够减少亮度调节的附加成本；此外，基于人眼的视觉暂留效应，采用周期小于0.1s的时序信号能够使得观察者无法感受显示图像的亮度波动，提升显示图像的展示效果。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述第一时序信号、所述第二时序信号以及所述第三时序信号均是通过设置于所述电控光栅上的薄膜场效应晶体管组施加的。
上述方法通过薄膜场效应晶体管(TFT)组施加时序信号，一方面能够利用TFT厚度较小的特性减少设备体积，另一方面也能够利用TFT尺寸小的特性对电控光栅执行更为精细的控制，即光栅上能够布置相对更多的TFT，而每个TFT都能施加不同的时序信号至光栅，从而使得光栅折射率调控的粒度更细。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述电控光栅包括设定数量的像素区，且经过任一所述像素区的光的集合均对应于所述耦出图像的一个像素；所述薄膜场效应晶体管组中薄膜场效应晶体管的数量不少于所述像素区的数量，且任一所述像素区上均设置有至少一个所述薄膜场效应晶体管；
任一所述非标亮图区包括且仅包括一个像素；任一所述非标亮栅区包括且仅包括一个所述像素区；任一所述偏色图区包括且仅包括一个像素；任一所述偏色栅区包括且仅包括一个所述像素区。
上述方法利用TFT对显示图像进行像素级的调控，能够更为精准地调整显示图像的亮度/偏色，具有更好的显示效果。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述标准亮度阈值是基于所述测试图像和所述标准占空比设置的阈值。
上述方法通过合理设置标准亮度阈值，能够减少需要调控亮度/偏色问题的图像区域，从而减少调控成本，实现更为快速、低成本的调控。
第二方面，本申请实施例提供了一种基于时序信号占空比控制耦出光亮度的装置，包括：
测试模块，用于将亮度均匀的测试图像耦入光波导，得到所述光波导的耦出图像的亮度分布；所述光波导包括施加有预设的第一时序信号的电控光栅；所述第一时序信号的占空比为预设的标准占空比；所述电控光栅是指采用电光效应材料的，能够根据施加的电信号调整折射率的光栅；
调整模块，用于确定所述耦出图像存在非标亮图区，则将所述电控光栅上非标亮栅区处施加的第一时序信号调整为第二时序信号；
其中，所述非标亮图区是指所述耦出图像中，亮度与预设的标准亮度阈值的差大于设定的第一阈值的一个或多个区域；通过所述电控光栅上的一个或多个所述非标亮栅区的光线集合耦出所述光波导后构成所述非标亮图区，且所述非标亮栅区与所述非标亮图区一一对应；
所述第二时序信号的占空比与所述标准占空比不同，且通过施加有第二时序信号的非标亮栅区的光构成的图像区域亮度与所述标准亮度阈值的差小于设定的第二阈值。
第三方面，本申请实施例提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面中任一项所述的方法。
第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面中任一项所述的方法。
第五方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在终端设备上运行时，使得终端设备执行上述第一方面中任一项所述的方法。
可以理解的是，上述第二方面至第五方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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获得其他的附图。
图1是本申请一实施例提供的应用场景示意图；
图2是本申请一实施例提供的基于时序信号占空比控制耦出光亮度的方法的第一流程示意图；
图3是本申请一实施例提供的基于时序信号占空比控制耦出光亮度的方法的第二流程示意图；
图4是本申请一实施例提供的二维耦入-耦出结构的示意图；
图5是本申请一实施例提供的光学元件制作过程的光路结构示意图；
图6是本申请一实施例提供的光路结构细节示意图；
图7是本申请一实施例提供的光栅结构示意图；
图8是本申请一实施例提供的一维光波导的结构示意图；
图9是本申请一实施例提供的时序信号的单周期一示意图；
图10是本申请一实施例提供的时序信号的多周期示意图；
图11是本申请一实施例提供的TFT控制示意图；
图12是本申请实施例提供的基于时序信号占空比控制耦出光亮度的装置的结构示意图；
图13是本申请实施例提供的终端设备的结构示意图。
附图标记：
光机 1；
光波导 2；
耦入区域 21；
波导区域 22；
耦出区域 23；
电控区域 24；
测试模块 1201；
调整模块 1202；
终端设备 13；
存储器 1301；
处理 1302；
计算机程序 1303。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
下面将对后续实施例中可能出现的名词进行解释。
HOE：Holographic Optical Element，全息光学元件；
DOE：Diffractive Optical Element，衍射光学元件；
TFT：Thin Film Transistor，薄膜场效应晶体管。
本发明实施例提供一种基于时序信号占空比控制耦出光亮度的方法，如图2所示，包括：
步骤102，将亮度均匀的测试图像耦入光波导，得到所述光波导的耦出图像的亮度分布；所述光波导包括施加有预设的第一时序信号的电控光栅；所述第一时序信号的占空比为预设的标准占空比；所述电控光栅是指采用电光效应材料的，能够根据施加的电信号调整折射率的光栅；
步骤104，确定所述耦出图像存在非标亮图区，则将所述电控光栅上非标亮栅区处施加的第一时序信号调整为第二时序信号；
其中，所述非标亮图区是指所述耦出图像中，亮度与预设的标准亮度阈值的差大于设定的第一阈值的一个或多个区域；通过所述电控光栅上的一个或多个所述非标亮栅区的光线集合耦出所述光波导后构成所述非标亮图区，且所述非标亮栅区与所述非标亮图区一一对应；
所述第二时序信号的占空比与所述标准占空比不同，且通过施加有第二时序信号的非标亮栅区的光构成的图像区域亮度与所述标准亮度阈值的差小于设定的第二阈值。
本实施例中，步骤102中限定的亮度均匀的测试图像是指在仪器和测量误差允许的范围内亮度均匀，而非理想的亮度绝对均匀的测试图像。
步骤102中提到的光波导是广义限定的，包括耦入单元、波导单元以及耦出单元的光波导。
在一个可选的实施例中，所述电控光栅是所述耦入单元的至少一部分；
在另一个可选的实施例中，所述光波导包括第一电控光栅和第二电控光栅，所述第一电控光栅是所述耦入单元的至少一部分，所述第二电控光栅是所述耦出单元的至少一部分。
此外，在一些可选的实施方式中，所述电控光栅是所述波导单元中转折光栅的至少一部分，在这些可选的实施方式中，所述光波导用于二维显示。
值得说明的是，本实施例中的标准占空比可以为0或1。
图1示出了本实施例的一个典型一维光波导结构的应用场景，光机1将待显示图像入射至光波导2的耦入区域21(在一些实施方式中，耦入区域21即为耦入单元)，所述待显示图像经耦入区域21耦入至波导区域22(在一些实施方式中，波导区域22即为波导单元)，反射传播后到达耦出区域23(在一些实施方式中，耦出区域23即为耦出单元)，并经耦出区域23耦出至设定位置，形成对应于所述待显示图像的显示图像。
图4示出了一个典型的二维光波导结构。
应用上述一维或二维的光波导结构具体可以为AR眼镜、车载HUD(抬头显示设备)等，即将待显示图像通过所述光波导耦出至人眼(对应AR眼镜)或者HUD屏幕。
作为示例而非限定，电控光栅的一个可选材料是聚合物分散液晶。
具体到AR眼镜或车载HUD的应用场景，背景技术中提到的亮度均匀性问题可以理解为：
常见的衍射光栅(包含全息、纳米压印、浮雕或超表面等)AR眼镜或车载抬头显示HUD，就是通过全息曝光(HOE)或母版压印(DOE)的技术方案将衍射光栅条纹记录在特定材料上，以形成包含耦入耦出(二维还包含转折)等区域的衍射光学元件HOE或DOE，配合图像生产模组(光机)组成整体的显示模组，制作成AR眼镜或抬头显示HUD。
也就是说，体全息AR眼镜或HUD车载显示器件，是基于衍射光学原理，将相干光曝光或浮雕、压印等形式形成的光栅刻录在特定光学材料上形成的HOE或DOE元件的代表性应用。在AR眼镜和HUD方面，相较于几何光学原理的阵列体全息AR眼镜、自由曲面HUD，具有量产良率高、成本低、体积小重量轻等优点。
但是，面对一维或二维出瞳扩展的AR眼镜或大幅HOE的HUD，由于出瞳亮度追求的是尽可能的平均，耦出区域的衍射效率一般是均匀相同的，这就会导致耦入的光效在前面的出瞳耦出的亮度较多，而在后面出瞳位置耦出的亮度较少，导致了不同出瞳亮度，比如：耦入光效100％，出瞳效率为20％，则第一出瞳耦出100％*20％＝20％，第二出瞳耦出(100％-20％)*20％＝16％，第三出瞳耦出(100％-20％-16％)*20％＝12.8％……以此类推，形成亮度渐弱的问题。
对于上述亮度均匀性问题，下面将以HOE器件的制作为例提供一个可行的解决方案：
通常制作HOE器件时，在曝光过程中，改变两束相干光强度均匀性，一般是引入梯度(或无极渐变)变化的衰减片，使相干光强度在一维或二维方向上形成梯度(或连续渐变)变化，(且该变化一般是逐渐变强)，最后曝光制成的HOE期间的衍射效率就也会在一维或二维方向上梯度变强(或连续变化)，以此来补偿亮度均匀性问题中的耦出亮度逐渐减少的情况。
对于全息材料制作的HUD来讲，一般是使用反高斯光束渐变滤波片或高斯光束渐变滤波片等来获取想要的渐变光束，来制作HUD相应的衍射效率渐变的HOE元件。
DOE制作时的解决方法类似，也是通过光栅设计形成光栅衍射效率变化来补偿亮度渐变的问题。
然而，上述解决方案相比于本实施例方案，仍然具有如下缺陷：
AR眼镜只能做梯度渐变耦出效率，增加了生产难度，降低生产效率，限制了出瞳扩展次数即区域大小。尤其是二维扩瞳时，沿着对角线梯度变化，补偿难度更大；HUD同样也是做渐变衍射效率的拍摄)，但也都是制作渐变衍射效率的光栅以补偿耦出渐变光强，增加了生产制作的工艺流程难度和成本。
相比于现有技术，本实施例的有益效果在于：
通过(第二)时序信号的占空比控制(采用电光效应材料的，能够根据施加的电信号调整折射率的)电控光栅，实现了光栅各部分的折射率自由调控，从而使得通过光栅各部分的光线的平均衍射效率能够得以差异化设置，进一步配合亮度均匀的测试图像对光波导进行测试的结果，可以灵活调整光波导耦出图像各部分的亮度，从而解决传统方案中光波导输出图像亮度不均匀的问题，得到亮度均匀的显示图像；更进一步地，利用上述方法还可以将显示图像的指定部分的亮度调高或调低，以适应更广泛的现实需求。
相比于上述方案，本实施例的有益效果在于：
在HOE制作完成后进行的调制，能实现一步到位的解决亮度不均匀的问题，即本实施例通过后期补偿的方法，通过TFT时序控制电控光栅，可以解决衍射像亮度不均匀问题，避免了拍摄前做改进需要不断迭代改进的难处，将拍摄时改进的难度化解为后期通过摄像头捕捉衍射像后转化为TFT时序电信号控制解决问题。
如图3所示，根据上述实施例，在本实施例中：
在所述将亮度均匀的测试图像耦入光波导，得到所述光波导的耦出图像的亮度分布的步骤后，还包括：
步骤106，确定输入光波导的光源为时序光源，且所述耦出图像存在偏色图区，则将所述电控光栅上偏色栅区处施加的第一时序信号或第二时序信号调整为第三时序信号；
所述时序光源是指周期性地输出N种波长光的光源，所述时序光源的一个周期由N个光源时段构成，第i个光源时段内，所述时序光源输出第i种波长的光线，其中，N为不小于2的整数，i为不大于N的正整数，所述第i个光源时段是所述N个光源时段中的任意一个；
所述偏色图区是指所述耦出图像中，第j种波长的光线的亮度与第j个偏色亮度阈值的差大于设定的第三阈值的一个或多个区域，其中，j为不大于N的正整数；所述第j个偏色亮度阈值是与所述第j种波长的光线一一对应的，基于所述测试图像设置的阈值；通过所述电控光栅上的一个或多个所述偏色栅区的光线集合耦出所述光波导后构成所述偏色图区，且所述偏色栅区与所述偏色图区一一对应；
所述第三时序信号为周期信号，所述第三时序信号的一个周期由N个控制时段构成，所述N个控制时段与所述N个光源时段一一对应，且所述N个控制时段中第j个控制时段内的所述第三时序信号用于控制所述N个光源时段中第j个光源时段内光源出射的第j种波长的光在所述偏色栅区的通过性；所述第三时序信号与所述电控光栅上偏色栅区处施加的第一时序信号或第二时序信号的区别为：
第j个控制时段中，所述第三时序信号的占空比与所述电控光栅上偏色栅区处施加的第一时序信号或第二时序信号的占空比不同；
通过施加有第三时序信号的偏色栅区的第j种波长的光构成的图像区域亮度与所述第j个偏色亮度阈值的差小于设定的第四阈值。
作为示例而非限定，本实施例中提到的时序光源可以为DLP光机或LBS光机。
一个典型的时序光源的实现方法是通过在光源的出射路径上设置一个转动的色环，所述色环上包括至少两种颜色，即所述色环的不同部分能够透过至少两种不同波长的光线，通过控制所述色环以固定频率转动，则该时序光源即可实现周期性的、不同波长光线的输出。
值得说明的是，以AR眼镜这一典型应用场景为例，除背景技术中提到的亮度均匀性问题外，现有技术还可能存在着偏色问题，即：
由于光栅本身是一种光学色散元件，对于AR眼镜来讲，相同角度耦入的不同波长的光的衍射效率在不同耦出(出瞳)位置是不相同的，会导致出瞳的不同波长的衍射光强不同，发生偏色情况。
对于偏色问题，一些可行的解决方案是：
使用RGB三色波长复用光栅来减弱色散问题，但是这一方法无法根除色散问题；
或者，如体全息AR眼镜设计提出的方案,使用至少两层或三层光波导以及光栅，使不同波长在耦出、光波导内传播和耦出时，不同波长的光各自独立地在一层光波导中传播，从而不同波长和不同的光栅相互之间不影响、不衍射，进而不产生色散问题，但是这样的解决方案，会让制作过程更加繁琐，波导层也会变厚至少2至3倍，显然也不是最佳的解决方案。
也就是说，上述方案通过波长复用技术减弱色散或使用多片波导形成不同光栅独立耦出、传输和耦出的通道的方案解决色散，仍然会增加生产制作的工艺流程难度和成本。
本实施例的有益效果在于：
通过对(第三)时序信号进行周期性的设置，配合时序光源(如DLP光机、LBS光机等)的周期性，并对单个周期内对应不同波长光线(亦即不同颜色光线)的时段内的信号占空比进行差异化调整，实现了对不同波长光线亮度的分别调节，从而能够解决由于不同波长光在光栅中衍射效率不同导致的偏色问题(即某一波长的光线亮度偏高或偏低)。
根据上述任一实施例，在本实施例中：
所述电控光栅的光栅部分采用的材料为聚合物分散液晶(PDLC)；
通过施加有第二时序信号的非标亮栅区的光构成的图像区域亮度与所述标准亮度阈值相同；并且，
通过施加有第三时序信号的偏色栅区的第j种波长的光构成的图像区域亮度与所述第j个偏色亮度阈值相同，其中，所述相同是指排除仪器或测量误差后的相同，而非理想情况下的绝对相同。
在一个优选的实施方式中，所述电控光栅的光栅部分采用的材料为高分子聚合物分散液晶(HPDLC)。
基于HPDLC或者PDLC形成的所述电控光栅中的光栅部分具体为液晶富集区和(高分子)聚合物区，而液晶在加电压(超过一定的阈值电压)和不加电压的两种状态下，对偏振光的平均折射率是不一样的，即使是加入阈值以下的电压，也会部分改变液晶通过偏振光的平均折射率(介于加阈值电压和不加电压的平均折射率的中间值，电压值越大平均折射率越小)。而液晶的平均折射率发生变化后，与聚合物部分的折射率差值发生变化，即光栅的液晶富集区和聚合物区的折射率调制度发生变化，进而影响到最终的衍射效率。而通过占空比的不同，即不同衍射效率的时间占空比不同，进而获取周期内不同的衍射光平均强度，以实现对亮度的调制作用。
本实施例的有益效果在于：
引入了聚合物分散液晶(PDLC)材质的光栅，利用聚合物分散液晶的折射率(亦即介电常数)能够随施加电压(例如施加时序信号)的大小变化，从而实现更为灵活精确的光栅衍射效率调控，进一步使得显示图像的亮度调控粒度更为精细，得到更好的调控效果。
根据上述任一实施例，在本实施例中：
所述第一时序信号、所述第二时序信号以及所述第三时序信号均为由高电平时段和低电平时段构成的周期信号，且所述第一时序信号、所述第二时序信号以及所述第三时序信号的周期均小于0.1s；所述高电平时段的信号电平与所述聚合物分散液晶的阈值电压相同；所述低电平时段的信号电平小于所述高电平时段的信号电平。
本实施例的有益效果在于：
通过高电平、低电平二元的周期性时序信号执行控制，兼容现有的信号发生方法和装置，能够减少亮度调节的附加成本；此外，基于人眼的视觉暂留效应，采用周期小于0.1s的时序信号能够使得观察者无法感受显示图像的亮度波动，提升显示图像的展示效果。
根据上述任一实施例，在本实施例中：
所述第一时序信号、所述第二时序信号以及所述第三时序信号均是通过设置于所述电控光栅上的薄膜场效应晶体管组施加的。
本实施例的有益效果在于：
通过薄膜场效应晶体管(TFT)组施加时序信号，一方面能够利用TFT厚度较小的特性减少设备体积，另一方面也能够利用TFT尺寸小的特性对电控光栅执行更为精细的控制，即光栅上能够布置相对更多的TFT，而每个TFT都能施加不同的时序信号至光栅，从而使得光栅折射率调控的粒度更细。
根据上述任一实施例，在本实施例中：
所述电控光栅包括设定数量的像素区，且经过任一所述像素区的光的集合均对应于所述耦出图像的一个像素；所述薄膜场效应晶体管组中薄膜场效应晶体管的数量不少于所述像素区的数量，且任一所述像素区上均设置有至少一个所述薄膜场效应晶体管；
任一所述非标亮图区包括且仅包括一个像素；任一所述非标亮栅区包括且仅包括一个所述像素区；任一所述偏色图区包括且仅包括一个像素；任一所述偏色栅区包括且仅包括一个所述像素区。
本实施例的有益效果在于：
利用TFT对显示图像进行像素级的调控，能够更为精准地调整显示图像的亮度/偏色，具有更好的显示效果。
根据上述任一实施例，在本实施例中，所述标准亮度阈值是基于所述测试图像和所述标准占空比设置的阈值。
进一步地：
亮度大于所述标准亮度阈值的所述非标亮图区对应的非标亮栅区上施加的第二时序信号的占空比大于所述标准占空比；
亮度小于所述标准亮度阈值的所述非标亮图区对应的非标亮栅区上施加的第二时序信号的占空比小于所述标准占空比；
亮度大于所述第j个偏色亮度阈值的所述偏色图区对应的偏色栅区上施加的第三时序信号中，第j个控制时段的占空比大于所述电控光栅上偏色区处施加的第一时序信号或第二时序信号的占空比；
亮度小于所述第j个偏色亮度阈值的所述偏色图区对应的偏色栅区上施加的第三时序信号中，第j个控制时段的占空比小于所述电控光栅上偏色区处施加的第一时序信号或第二时序信号的占空比。
本实施例的有益效果在于：
通过合理设置标准亮度阈值，能够减少需要调控亮度/偏色问题的图像区域，从而减少调控成本，实现更为快速、低成本的调控。
根据上述任一实施例，下面将从整体实现的角度提供一优选的完整实施例。
为了便于理解本实施例，下面将对光栅光学器件(以HOE制作过程为例)制作过程进行说明。
如图5所示，使用RGB三色激光器进行合束成白光后(激光器出光为偏振光，包含圆偏光、椭圆偏光、线偏光等)，经分束镜分束为参考光和物光两束，一束激光经衰减片调整光强后经第二反射镜反射进入空间滤波器进行扩束，经扩束后的球面波照射在准直透镜上准直为平行光后通过三角棱镜耦入照射在未曝光全息干板上的一面(聚合物分散液晶)，此束定义为参考光；另一束激光经第一反射镜和第三反射镜反射后进入第一空间滤波器扩束，再经第一准直透镜准直为平行光，最后也经耦入三角棱镜耦入照射在未曝光全息干板上另一面，此束定义为物光。由于参、物光为相干光，会形成明暗相间的亚微米级的干涉条纹，被HPDLC记录下来形成稳定的光栅，即可得到耦入光栅的HOE器件。
同理对光路进行调整可得到转折光栅(二维AR眼镜才有，一维AR眼镜不需要)和耦出光栅的HOE器件。
图6进一步示出了图5中光路结构的细节，即HPDLC聚合物层的具体位置。
TFT控制HPDLC中液晶的原理解释和使用效果(以一维扩瞳为例)：经过曝光拍摄后可得到所需要的HOE衍射光学器件，以一维扩瞳为例，形成的光栅具体为液晶富集区和高分子聚合物区，两者的折射率不同，所以可以对光机的耦入光形成折射率调制，即发生衍射作用。(光栅条纹间距为亚微米级，图7和图8所画条纹只是示例，并非真实比例的间距)
拍摄完成后可以得到图7示出的光栅结构，或者拍摄时通过光阑限制曝光区域或对材料不同区域进行刮除，可以形成类似图8中的耦入、耦出区域。将匹配的光机(光机出光为偏振光，偏振态与制作时激光器的偏振态保持一致)固定在耦入区域上，即可组成一维全息光栅AR眼镜
因为本实施例使用的光栅记录全息材料为HPDLC聚合物分散液晶，形成的光栅具体为液晶富集区和高分子聚合物区，而液晶在加电压(超过一定的阈值电压)和不加电压的两种状态下，对偏振光的平均折射率是不一样的，这是基于液晶本身的特性决定的。
这就要求在选取材料的时候，聚合物聚合后的折射率和液晶通阈值电压后的平均折射率相同或尽量相近。这样就可以对拍摄制作的光栅的衍射效率进行可控调制，理论上可实现100％与0％(或最大值与最小值)的调制。具体原理如下：
如图11所示，通过加入TFT薄膜场效应晶体管控制技术，即通过D(Drain)和G(Gate)的时序信号控制加载在每个像素点位置液晶的电压(通过Source，源极施加)加载与否(加压到液晶的阈值电压)来控制不同位置液晶的偏转取向，进而控制不同像素点位置的平均折射率，即实现精确独立的像素位置控制衍射效率，让HOE元件形成两个状态：
1.未加载电压时，液晶取向杂乱无章，液晶的平均折射率与聚合物的折射率不相同，形成光栅调制，发生衍射作用；
2.加载液晶的阈值电压时，液晶取向发生偏转，液晶的平均折射率与聚合物的折射率相同，光栅调制消失，不发生衍射作用。
最后通过TFT控制一个响应周期内，输出时序信号控制加压和未加压两种状态的时间占比，来实现衍射光栅起衍射作用的时间占比，最终的实现控制出光的时间平均强度。这里说的时间平均的光强度，是基于人眼视觉暂留原理，即光信号进入人眼落在视网膜上会连续存在一小段时间，因个人差异一般为0.1-0.4秒左右，即将来以小于0.1秒的时间作为一个TFT时序控制周期，即可通过周期内的HOE元件两种状态的占比控制出光的时间平均强度，进而实现对出光强度不均匀的调制。
参考图9和图10示出的时序信号进行时序控制原理可行性计算如下：
人眼视觉暂留时间0.1-0.4秒(100-400ms)按100ms计算，液晶响应时间2-5毫秒(ms)按5ms计算，TFT刷新周期60-120Hz(8-16ms)16ms计算。按照R、G、B三种波长分别时序控制，一个周期共需要6个液晶响应时间(每个波长都会有开和关的液晶响应)，3个TFT刷新周期(R、G、B三种波长分别时序刷新)，即单个刷新周期总时间为：30ms+48ms＝78ms，远小于视觉暂留100ms的时间，即可以在人眼视觉暂留的时间内完成一次光图像信号的刷新，时序刷新不会被人眼感知，不会对人眼正常观看产生缺帧影响。
图9和图10中所示的每个周期内的TFT控制RGB信号的给定阈值电压的时间都是相同的，所以图示中最终显示的是一张屏幕全黑的图像，或理解为TFT时序控制对RGB不加电压时才会不对出瞳图像起强度调制和色散调制。实际使用时，根据具体需要展示的图像以及使用相机捕捉到的测试输入白屏幕原图时出瞳处画面强度分布不均匀的情况、色散(RGB各自光强值偏离原图值)的实际情况，对相应位置的RGB信号增加TFT控制的加压时间以减少该波长在一个周期内的平均时间光强度，或减少TFT控制的加压时间以增加该波长在一个周期内的平均时间光强度，以最终实现不同位置对RGB各波长的光强度值进行分别调整即可解决出瞳处出光图像光强分布不均匀、存在色散等问题。
当然，如上述的一维扩瞳AR眼镜的例子中，出瞳光强的渐变为分区域一般都是按出瞳区域的梯度渐变，所以利用TFT时序控制技术进行补偿时，无需按像素级别对所有像素位置的电压信号都进行不同调制，可以按渐变梯度区域进行划分，按梯度区域范围进行调制即可。
此外，二维扩瞳的情况下出瞳亮度渐变的梯度为矩形网格的对角线，那就按照不同网格区域进行调制即可。这样的好处是可以减少D和G信号控制时的接线控制的复杂程度，即按远大于像素尺寸的区域进行控制，进而降低控制精度和要求，增加实用性。
不过，这只是上述TFT时序控制技术中更具实用性的具体情况之一。(这是因为要实现精确的像素级别的单个位置的光栅控制，就需要D和G的控制与光栅条纹位置要一一对应，在实际的工艺中实现难度要远远大于分区域控制、无需严格的一一对应情况)。
对于此种情况下，解决现有技术存在的问题一：出瞳亮度不均匀逐渐变弱，就只需要将组装完成的全息AR眼镜或HUD产品正常点亮，光机输出一张原图为亮度均匀的全白测试图片，使用相机捕捉出瞳画面不同位置的亮度差别进行识别和记录，时序控制D、G信号将相应亮区时序信号周期中液晶不加电压的时间减少，加阈值电压的时间增加；弱区时序信号周期中液晶不加电压的时间增加，加阈值电压的时间减少，进而使得不同出瞳区域亮度调制为相同。这样就可以将问题一完美解决，并且相较于现有解决方案“在曝光时使用渐变光束”，补偿改进的操作不再需要在制作前进行，进而消除的更准确，一步到位，不再需要反复补偿—制作—测试—反馈再改进的迭代过程，因为是在拍摄制作完成后进行的调制，所以能做到一次调制即可完成，并且将复杂的曝光时的调整简化为拍摄后通过相机拍摄的画面强度分布调整D、G时序信号来完成强度均匀性的调整，大大简化了调整难度。
而面对可能存在的色散问题(若不存在色散问题则使用上述结构和方法即可)，将上述方案中光机出光的RGB三波长的光图像分为三层分别进行时序耦入和TFT时序控制耦出即可。
此时，只需要选用具有时序控制功能的光机(图像源)，如DLP光机、LBS光机等，将光机出光的RGB三种波长的时序信号的频次与TFT时序控制信号相匹配同步，通过控制时序信号占比周期的多少即可实现对RGB三种颜色的出光平均时间光强度分别进行强度调制。
具体步骤为，使用光机输出一张原图为亮度均匀的全白测试图片，使用相机捕捉组装完成的全息AR眼镜或HUD出瞳画面RGB不同位置的亮度分布，分别控制光机出光时R、G、B层的时序信号与TFT控制RGB时序信号相匹配同步，同步调制RGB各自的时序信号，控制占比周期的时间，以改变液晶的取向状态，实现分别对R、G、B不同的平均时间光强度调制，即可对R、G、B三种颜色的出光进行不同位置的出光平均时间光强度调制，以消除色散带来的影响。(图中是以全息AR光波导眼镜为例，若是HOE的HUD，则为直投式衍射出光方案，R、G、B衍射效率的调制方法一样)，如图所示。而当二者的色散也呈现区块化变化时，就也可以使用分区域控制的方案，降低对TFT控制精度的需求。
本实施例的有益效果在于：
相较于通过拍摄时使用梯度渐变光束来制作梯度渐变衍射效率的全息光栅来补偿出瞳光强亮度不均匀的问题，这一方法过于繁琐，制约了拍摄工艺，并且因为是在制作前加入的调整，为了追求较准确的梯度渐变区域匹配，可能还需要反复迭代调整。此外，如果是二维扩瞳的AR眼镜，需要沿着对角线梯度变化，补偿难度更大。同理基于全息技术的HOE器件的HUD，在制作时，也需要高斯或反高斯渐变衰减进行衍射效率调制，也是十分的繁琐。
但是本实施例方案，通过使用HPDLC材料进行制作全息光栅AR眼镜和HOE器件的HUD，在制作完成后，加入TFT时序控制，使用光机输出一张原图为亮度均匀的全白测试图片，可使用相机捕捉衍射出的像面亮度的变化，对TFT控制输入相应的时序调制信号，按像素级别或出瞳区域进行衍射效率调制，进而实现出瞳亮度的均匀性，因为是在HOE制作完成后进行的调制，能实现一步到位的解决亮度不均匀的问题。
而面对色散问题，通过使用具有时序控制功能的光机如DLP光机等，实现光机出光图像的RGB图色层时序周期与TFT时序控制RGB信号的周期保持一致，同步调整RGB的时序控制信号的占比周期，即可实现对R、G、B三种波长任意位置的出光平均时间光强度的调制，补偿消除掉色散的影响。
总体来讲，面对全息AR眼镜和HOE车载抬头显示HUD技术，总会伴随着亮度不均匀、色散等问题，虽然存在通过拍摄时使用阶梯渐变衰减光进行曝光制作、叠加RGB三层光波导的方法，但是大大增加了制作工艺难度，本实施例提出的解决办法为后期补偿的方法，使用HPDLC材料，通过TFT时序控制，可以同时解决衍射像亮度不均匀和色散的问题，避免了拍摄前做改进需要不断迭代改进的难处，将拍摄时改进的难度化解为后期通过摄像头捕捉衍射像后转化为TFT时序电信号控制解决问题。
对应于上文实施例所述的基于时序信号占空比控制耦出光亮度的方法，图12示出了本申请实施例提供的基于时序信号占空比控制耦出光亮度的装置的结构框图，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。
参照图12，该装置包括：
测试模块1201，用于将亮度均匀的测试图像耦入光波导，得到所述光波导的耦出图像的亮度分布；所述光波导包括施加有预设的第一时序信号的电控光栅；所述第一时序信号的占空比为预设的标准占空比；所述电控光栅是指采用电光效应材料的，能够根据施加的电信号调整折射率的光栅；
调整模块1202，用于确定所述耦出图像存在非标亮图区，则将所述电控光栅上非标亮栅区处施加的第一时序信号调整为第二时序信号；
其中，所述非标亮图区是指所述耦出图像中，亮度与预设的标准亮度阈值的差大于设定的第一阈值的一个或多个区域；所述标准亮度阈值是基于所述测试图像和所述标准占空比设置的阈值；通过所述电控光栅上的一个或多个所述非标亮栅区的光线集合耦出所述光波导后构成所述非标亮图区，且所述非标亮栅区与所述非标亮图区一一对应；
所述第二时序信号的占空比与所述标准占空比不同，且通过施加有第二时序信号的非标亮栅区的光构成的图像区域亮度与所述标准亮度阈值的差小于设定的第二阈值。
进一步地，所述装置还包括：
偏色模块，用于确定输入光波导的光源为时序光源，且所述耦出图像存在偏色图区，则将所述电控光栅上偏色栅区处施加的第一时序信号或第二时序信号调整为第三时序信号；
所述时序光源是指周期性地输出N种波长光的光源，所述时序光源的一个周期由N个光源时段构成，第i个光源时段内，所述时序光源输出第i种波长的光线，其中，N为不小于2的整数，i为不大于N的正整数，所述第i个光源时段是所述N个光源时段中的任意一个；
所述偏色图区是指所述耦出图像中，第j种波长的光线的亮度与第j个偏色亮度阈值的差大于设定的第三阈值的一个或多个区域，其中，j为不大于N的正整数；所述第j个偏色亮度阈值是与所述第j种波长的光线一一对应的，基于所述测试图像设置的阈值；通过所述电控光栅上的一个或多个所述偏色栅区的光线集合耦出所述光波导后构成所述偏色图区，且所述偏色栅区与所述偏色图区一一对应；
所述第三时序信号为周期信号，所述第三时序信号的一个周期由N个控制时段构成，所述N个控制时段与所述N个光源时段一一对应，且所述N个控制时段中第j个控制时段内的所述第三时序信号用于控制所述N个光源时段中第j个光源时段内光源出射的第j种波长的光在所述偏色栅区的通过性；所述第三时序信号与所述电控光栅上偏色栅区处施加的第一时序信号或第二时序信号的区别为：
第j个控制时段中，所述第三时序信号的占空比与所述电控光栅上偏色栅区处施加的第一时序信号或第二时序信号的占空比不同；
通过施加有第三时序信号的偏色栅区的第j种波长的光构成的图像区域亮度与所述第j个偏色亮度阈值的差小于设定的第四阈值。
具体地：
亮度大于所述标准亮度阈值的所述非标亮图区对应的非标亮栅区上施加的第二时序信号的占空比大于所述标准占空比；
亮度小于所述标准亮度阈值的所述非标亮图区对应的非标亮栅区上施加的第二时序信号的占空比小于所述标准占空比；
亮度大于所述第j个偏色亮度阈值的所述偏色图区对应的偏色栅区上施加的第三时序信号中，第j个控制时段的占空比大于所述电控光栅上偏色区处施加的第一时序信号或第二时序信号的占空比；
亮度小于所述第j个偏色亮度阈值的所述偏色图区对应的偏色栅区上施加的第三时序信号中，第j个控制时段的占空比小于所述电控光栅上偏色区处施加的第一时序信号或第二时序信号的占空比。
更进一步地，在一些可行的实施方式中：
所述电控光栅的光栅部分采用的材料为聚合物分散液晶；：
通过施加有第二时序信号的非标亮栅区的光构成的图像区域亮度与所述标准亮度阈值相同；并且，
通过施加有第三时序信号的偏色栅区的第j种波长的光构成的图像区域亮度与所述第j个偏色亮度阈值相同。
所述第一时序信号、所述第二时序信号以及所述第三时序信号均为由高电平时段和低电平时段构成的周期信号，且所述第一时序信号、所述第二时序信号以及所述第三时序信号的周期均小于0.1s；所述高电平时段的信号电平与所述聚合物分散液晶的阈值电压相同；所述低电平时段的信号电平小于所述高电平时段的信号电平。
所述第一时序信号、所述第二时序信号以及所述第三时序信号均是通过设置于所述电控光栅上的薄膜场效应晶体管组施加的。
所述电控光栅包括设定数量的像素区，且经过任一所述像素区的光的集合均对应于所述耦出图像的一个像素；所述薄膜场效应晶体管组中薄膜场效应晶体管的数量不少于所述像素区的数量，且任一所述像素区上均设置有至少一个所述薄膜场效应晶体管；
任一所述非标亮图区包括且仅包括一个像素；任一所述非标亮栅区包括且仅包括一个所述像素区；任一所述偏色图区包括且仅包括一个像素；任一所述偏色栅区包括且仅包括一个所述像素区。
所述标准亮度阈值是基于所述测试图像和所述标准占空比设置的阈值。
本实施例的有益效果在于：
通过(第二)时序信号的占空比控制(采用电光效应材料的，能够根据施加的电信号调整折射率的)电控光栅，实现了光栅各部分的折射率自由调控，从而使得通过光栅各部分的光线的平均衍射效率能够得以差异化设置，进一步配合亮度均匀的测试图像对光波导进行测试的结果，可以灵活调整光波导耦出图像各部分的亮度，从而解决传统方案中光波导输出图像亮度不均匀的问题，得到亮度均匀的显示图像；更进一步地，利用上述方法还可以将显示图像的指定部分的亮度调高或调低，以适应更广泛的现实需求。
需要说明的是，上述装置/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。
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。
如图13所示，本申请实施例还提供了一种终端设备13，该终端设备13包括：至少一个处理器1302、存储器1301以及存储在所述存储器中并可在所述至少一个处理器上运行的计算机程序1303，所述处理器1302执行所述计算机程序1303时实现上述任意各个方法实施例中的步骤。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现可实现上述各个方法实施例中的步骤。
本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在移动终端上运行时，使得移动终端执行时实现可实现上述各个方法实施例中的步骤。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到拍照装置/终端设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不可以是电载波信号和电信信号。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/网络设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/网络设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于时序信号占空比控制耦出光亮度的方法，其特征在于，包括：
将亮度均匀的测试图像耦入光波导，得到所述光波导的耦出图像的亮度分布；所述光波导包括施加有预设的第一时序信号的电控光栅；所述第一时序信号的占空比为预设的标准占空比；所述电控光栅是指采用电光效应材料的，能够根据施加的电信号调整折射率的光栅；
确定所述耦出图像存在非标亮图区，则将所述电控光栅上非标亮栅区处施加的第一时序信号调整为第二时序信号；
其中，所述非标亮图区是指所述耦出图像中，亮度与预设的标准亮度阈值的差大于设定的第一阈值的一个或多个区域；通过所述电控光栅上的一个或多个所述非标亮栅区的光线集合耦出所述光波导后构成所述非标亮图区，且所述非标亮栅区与所述非标亮图区一一对应；
所述第二时序信号的占空比与所述标准占空比不同，且通过施加有第二时序信号的非标亮栅区的光构成的图像区域亮度与所述标准亮度阈值的差小于设定的第二阈值。
2.如权利要求1所述的基于时序信号占空比控制耦出光亮度的方法，其特征在于，在所述将亮度均匀的测试图像耦入光波导，得到所述光波导的耦出图像的亮度分布的步骤后，还包括：
确定输入光波导的光源为时序光源，且所述耦出图像存在偏色图区，则将所述电控光栅上偏色栅区处施加的第一时序信号或第二时序信号调整为第三时序信号；
所述时序光源是指周期性地输出N种波长光的光源，所述时序光源的一个周期由N个光源时段构成，第i个光源时段内，所述时序光源输出第i种波长的光线，其中，N为不小于2的整数，i为不大于N的正整数，所述第i个光源时段是所述N个光源时段中的任意一个；
所述偏色图区是指所述耦出图像中，第j种波长的光线的亮度与第j个偏色亮度阈值的差大于设定的第三阈值的一个或多个区域，其中，j为不大于N的正整数；所述第j个偏色亮度阈值是与所述第j种波长的光线一一对应的，基于所述测试图像设置的阈值；通过所述电控光栅上的一个或多个所述偏色栅区的光线集合耦出所述光波导后构成所述偏色图区，且所述偏色栅区与所述偏色图区一一对应；
所述第三时序信号为周期信号，所述第三时序信号的一个周期由N个控制时段构成，所述N个控制时段与所述N个光源时段一一对应，且所述N个控制时段中第j个控制时段内的所述第三时序信号用于控制所述N个光源时段中第j个光源时段内光源出射的第j种波长的光在所述偏色栅区的通过性；所述第三时序信号与所述电控光栅上偏色栅区处施加的第一时序信号或第二时序信号的区别为：
第j个控制时段中，所述第三时序信号的占空比与所述电控光栅上偏色栅区处施加的第一时序信号或第二时序信号的占空比不同；
通过施加有第三时序信号的偏色栅区的第j种波长的光构成的图像区域亮度与所述第j个偏色亮度阈值的差小于设定的第四阈值。
3.如权利要求1或2所述的基于时序信号占空比控制耦出光亮度的方法，其特征在于，所述电控光栅的光栅部分采用的材料为聚合物分散液晶；
通过施加有第二时序信号的非标亮栅区的光构成的图像区域亮度与所述标准亮度阈值相同；并且，
通过施加有第三时序信号的偏色栅区的第j种波长的光构成的图像区域亮度与所述第j个偏色亮度阈值相同。
4.如权利要求3所述的基于时序信号占空比控制耦出光亮度的方法，其特征在于，所述第一时序信号、所述第二时序信号以及所述第三时序信号均为由高电平时段和低电平时段构成的周期信号，且所述第一时序信号、所述第二时序信号以及所述第三时序信号的周期均小于0.1s；所述高电平时段的信号电平与所述聚合物分散液晶的阈值电压相同；所述低电平时段的信号电平小于所述高电平时段的信号电平。
5.如权利要求3所述的基于时序信号占空比控制耦出光亮度的方法，其特征在于，所述第一时序信号、所述第二时序信号以及所述第三时序信号均是通过设置于所述电控光栅上的薄膜场效应晶体管组施加的。
6.如权利要求5所述的基于时序信号占空比控制耦出光亮度的方法，其特征在于，所述电控光栅包括设定数量的像素区，且经过任一所述像素区的光的集合均对应于所述耦出图像的一个像素；所述薄膜场效应晶体管组中薄膜场效应晶体管的数量不少于所述像素区的数量，且任一所述像素区上均设置有至少一个所述薄膜场效应晶体管；
任一所述非标亮图区包括且仅包括一个像素；任一所述非标亮栅区包括且仅包括一个所述像素区；任一所述偏色图区包括且仅包括一个像素；任一所述偏色栅区包括且仅包括一个所述像素区。
7.如权利要求1、2、4、5、6中任一项所述的基于时序信号占空比控制耦出光亮度的方法，其特征在于，所述标准亮度阈值是基于所述测试图像和所述标准占空比设置的阈值。
8.一种基于时序信号占空比控制耦出光亮度的装置，其特征在于，包括：
测试模块，用于将亮度均匀的测试图像耦入光波导，得到所述光波导的耦出图像的亮度分布；所述光波导包括施加有预设的第一时序信号的电控光栅；所述第一时序信号的占空比为预设的标准占空比；所述电控光栅是指采用电光效应材料的，能够根据施加的电信号调整折射率的光栅；
调整模块，用于确定所述耦出图像存在非标亮图区，则将所述电控光栅上非标亮栅区处施加的第一时序信号调整为第二时序信号；
其中，所述非标亮图区是指所述耦出图像中，亮度与预设的标准亮度阈值的差大于设定的第一阈值的一个或多个区域；通过所述电控光栅上的一个或多个所述非标亮栅区的光线集合耦出所述光波导后构成所述非标亮图区，且所述非标亮栅区与所述非标亮图区一一对应；
所述第二时序信号的占空比与所述标准占空比不同，且通过施加有第二时序信号的非标亮栅区的光构成的图像区域亮度与所述标准亮度阈值的差小于设定的第二阈值。
9.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115437061A (zh) * 2022-11-07 2022-12-06 之江实验室 一种光栅耦合器及其仿真制造方法、装置、介质及设备
CN116107089A (zh) * 2022-11-17 2023-05-12 江西凤凰光学科技有限公司 一种衍射光波导均匀性补偿的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102906608A (zh) * 2010-05-24 2013-01-30 Led产品设计有限公司 光波导装置
CN110824611A (zh) * 2019-11-21 2020-02-21 歌尔股份有限公司 均匀性补偿方法、光波导系统及增强现实设备
CN114355500A (zh) * 2022-01-12 2022-04-15 珠海莫界科技有限公司 一种衍射光波导器件、亮度补偿方法及ar显示器
CN114639338A (zh) * 2020-12-15 2022-06-17 Micledi微型显示器公司 优化发光显示器的光束成形

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102906608A (zh) * 2010-05-24 2013-01-30 Led产品设计有限公司 光波导装置
CN110824611A (zh) * 2019-11-21 2020-02-21 歌尔股份有限公司 均匀性补偿方法、光波导系统及增强现实设备
CN114639338A (zh) * 2020-12-15 2022-06-17 Micledi微型显示器公司 优化发光显示器的光束成形
CN114355500A (zh) * 2022-01-12 2022-04-15 珠海莫界科技有限公司 一种衍射光波导器件、亮度补偿方法及ar显示器

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115437061A (zh) * 2022-11-07 2022-12-06 之江实验室 一种光栅耦合器及其仿真制造方法、装置、介质及设备
CN116107089A (zh) * 2022-11-17 2023-05-12 江西凤凰光学科技有限公司 一种衍射光波导均匀性补偿的方法
CN116107089B (zh) * 2022-11-17 2024-02-09 江西凤凰光学科技有限公司 一种衍射光波导均匀性补偿的方法

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