CN115616790B - 基于体全息光波导的全息图显示系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种基于体全息光波导的全息图显示系统，其中，系统包括：体全息光波导组件，包括输入耦合体全息光栅组件、光波导组件和输出耦合体全息光栅组件；其中，输入耦合体全息光栅组件，包括第一输入耦合体全息光栅层、第二输入耦合体全息光栅层和第三输入耦合体全息光栅层，光波导组件，包括第一光波导层和第二光波导层，输出耦合体全息光栅组件，包括第一输出耦合体全息光栅层、第二输出耦合体全息光栅层和第三输出耦合体全息光栅层。本申请中，使得光波之间的相互干扰的程度得以降低，优化了光波的传输质量，提高了全息图的色彩还原度，优化了全息图的显示质量，实现了基于体全息光波导和空间光调制器的三维图像的动态全息显示。

Description

基于体全息光波导的全息图显示系统

技术领域

本申请涉及数据处理领域，尤其涉及一种基于体全息光波导的全息图显示系统。

背景技术

随着社会的发展，实际环境中仍然存在部分区域环境较为恶劣，对于进入该部分区域进行作业的工作人员来说，存在一定程度的安全隐患。

相关技术中，可以通过对该部分区域进行三维地图的构建，从而协助工作人员获取该部分区域的相关信息，在该场景下，可以通过对三维图像进行全息显示，实现工作人员对该部分区域的信息获取，在一些实现中，全息显示的过程中的光波之间可能存在相互干扰，从而导致三维图像对应的全息图的图像质量较低。

发明内容

本申请的目的旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。

本申请第一方面提供了一种基于体全息光波导的全息图显示系统，包括：体全息光波导组件，包括输入耦合体全息光栅组件、光波导组件和输出耦合体全息光栅组件；其中，所述输入耦合体全息光栅组件，包括第一输入耦合体全息光栅层、第二输入耦合体全息光栅层和第三输入耦合体全息光栅层，所述光波导组件，包括第一光波导层和第二光波导层，所述输出耦合体全息光栅组件，包括第一输出耦合体全息光栅层、第二输出耦合体全息光栅层和第三输出耦合体全息光栅层；所述第一输入耦合体全息光栅层和所述第二输入耦合体全息光栅层设置于所述第一光波导层远离所述第二光波导层的一侧，所述第三输入耦合体全息光栅层设置于所述第一光波导层和所述第二光波导层之间；所述第一输出耦合体全息光栅层和所述第二输出耦合体全息光栅层设置于所述第一光波导层远离所述第二光波导层的一侧，所述第三输出耦合体全息光栅层设置于所述第一光波导层和所述第二光波导层之间；其中，所述第一输入耦合体全息光栅层和所述第二输入耦合体全息光栅层，和所述第一输出耦合体全息光栅层和所述第二输出耦合体全息光栅层之间存在第一间隔，所述第三输入耦合体全息光栅层和所述第三输出耦合体全息光栅层存在第二间隔。

本申请第一方面提供的一种基于体全息光波导的全息图显示系统，还具备如下技术特征，包括：

根据本申请一实施例，所述第一输入耦合体全息光栅层，用于将输入所述体全息光波导组件的入射红光反射输入所述第一光波导层；所述第二输入耦合体全息光栅层，用于将输入所述体全息光波导组件的入射蓝光反射输入所述第一光波导层；所述第三输入耦合体全息光栅层，用于将输入所述体全息光波导组件的入射绿光反射输入所述第二光波导层。

根据本申请一实施例，所述第一光波导层和所述第二光波导层为全反射层。

根据本申请一实施例，所述第一输出耦合体全息光栅层，用于将所述第一光波导层中全反射传播的入射红光进行体全息衍射，并将体全息衍射得到输出红光，作为所述体全息光波导组件的目标输出红光；所述第二输出耦合体全息光栅层，用于将所述第一光波导层中全反射传播的入射蓝光进行体全息衍射，并将体全息衍射得到输出蓝光，作为所述体全息光波导组件的目标输出蓝光；所述第三输出耦合体全息光栅层，用于将所述第二光波导层中全反射传播的入射绿光进行体全息衍射，并将体全息衍射得到输出绿光，作为所述体全息光波导组件的目标输出绿光。

根据本申请一实施例，所述系统还包括全息显示面，其中，所述全息显示面，用于基于所述目标输出红光、所述目标输出蓝光和所述目标输出绿光，对待显示全息图进行展示。

根据本申请一实施例，所述系统还包括第一透镜、空间光调制器、分束棱镜、第二透镜和第三透镜，以及FPGA计算组件，其中，所述FPGA计算组件，用于生成待显示全息图，并将所述待显示全息图传输至所述空间光调制器；所述空间光调制器，用于基于所述第一透镜传输的平面红光、平面蓝光和平面绿光对所述待显示全息图进行调制，以获取所述待显示全息图的波前红光、波前蓝光和波前绿光；其中，所述波前红光、所述波前蓝光和所述波前绿光传通过所述分束棱镜，传输至所述第二透镜和所述第三透镜，并基于所述第二透镜和所述第三透镜对所述波前红光、所述波前蓝光和所述波前绿光进行放大处理，以得到输入所述体全息光波导组件的入射红光、入射绿光和入射蓝光。

根据本申请一实施例，所述第二透镜为短焦透镜，所述第三透镜为长焦透镜。

根据本申请一实施例，所述系统还包括：白激光器、衰减片、色轮、控制开关、偏振片、滤波器、光阑和同步器；其中，所述白激光器，用于生成第一宽波段白激光，并将所述第一宽波段白激光传输至所述衰减片；所述衰减片，用于调节所述第一宽波段白激光的光强，并将光强调节后的第二宽波段白激光传输至所述色轮；所述色轮，用于基于所述第二宽波段白激光，生成第一红光、第一蓝光和第一绿光，并将所述第一红光、所述第一蓝光和所述第一绿光传输至所述偏振片；所述控制开关，用于控制所述第一红光、所述第一蓝光和所述第一绿光的传输；所述偏振片，用于生成所述第一红光的P偏振红光，所述第一蓝光的P偏振蓝光和所述第一绿光的P偏振绿光，并将所述P偏振红光、所述P偏振蓝光和所述P偏振绿光传输至所述滤波器；所述滤波器，用于对所述P偏振红光、所述P偏振蓝光和所述P偏振绿光进行滤波和扩束，以得到所述P偏振红光的球面红光、所述P偏振蓝光的球面蓝光和所述P偏振绿光的球面绿光，并将所述球面红光、所述球面蓝光和所述球面绿光传输至所述光阑；所述光阑，用于对所述球面红光、所述球面蓝光和所述球面绿光进行光波整形，并将光波整形后的球面红光、光波整形后的球面蓝光和光波整形后的球面绿光传输至第一透镜；所述第一透镜，用于获取所述光波整形后的球面红光的平面红光、所述光波整形后的球面蓝光的平面蓝光和所述光波整形后的球面绿光的平面绿光，并将所述平面红光、所述平面蓝光和所述平面绿光通过所述分束棱镜反射至所述空间光调制器；所述同步器，设置于所述空间光调制器和所述色轮之间，用于调整所述色轮对应的色轮基色，其中，所述色轮基色与所述空间光调制器对应的调制基色一致。

本申请提出的基于体全息光波导的全息图显示系统，包括体全息光波导组件，其中，体全息光波导组件包括输入耦合体全息光栅组件、光波导组件和输出耦合体全息光栅组件；其中，输入耦合体全息光栅组件，包括第一输入耦合体全息光栅层、第二输入耦合体全息光栅层和第三输入耦合体全息光栅层，光波导组件，包括第一光波导层和第二光波导层，输出耦合体全息光栅组件，包括第一输出耦合体全息光栅层、第二输出耦合体全息光栅层和第三输出耦合体全息光栅层；第一输入耦合体全息光栅层和第二输入耦合体全息光栅层设置于第一光波导层远离第二光波导层的一侧，第三输入耦合体全息光栅层设置于第一光波导层和第二光波导层之间；第一输出耦合体全息光栅层和第二输出耦合体全息光栅层设置于第一光波导层远离第二光波导层的一侧，第三输出耦合体全息光栅层设置于第一光波导层和第二光波导层之间；其中，第一输入耦合体全息光栅层和第二输入耦合体全息光栅层，和第一输出耦合体全息光栅层和第二输出耦合体全息光栅层之间存在第一间隔，第三输入耦合体全息光栅层和第三输出耦合体全息光栅层存在第二间隔。本申请中，将第一输入耦合体全息光栅层、第二输入耦合体全息光栅层与第三输入耦合体全息光栅层分开设置，相应地，将第一输出耦合体全息光栅层、第二输出耦合体全息光栅层与第三输出耦合体全息光栅层分开设置，使得第一输入耦合体全息光栅层和第一输出耦合体全息光栅层处理的光波、第二输入耦合体全息光栅层和第二输出耦合体全息光栅层处理的光波，与第三输入耦合体全息光栅层和第三输出耦合体全息光栅层处理的光波之间的相互干扰的程度得以降低，优化了体全息光波导组件中的光波的传输质量，提高了基于体全息光波导组件的所呈现的全息图的色彩还原度，优化了基于体全息光波导组件所呈现的全息图质量，实现了基于体全息光波导和空间光调制器的三维图像的动态全息显示。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请一实施例的基于体全息光波导的全息图显示系统的示意图；

图2为本申请另一实施例的基于体全息光波导的全息图显示系统的示意图；

图3为本申请另一实施例的基于体全息光波导的全息图显示系统的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

下面参考附图描述本申请实施例的基于体全息光波导的全息图显示系统。

图1为本申请一实施例的基于体全息光波导的全息图显示系统的示意图，如图1所示，基于体全息光波导的全息图显示系统，包括体全息光波导组件100，其中，

全息光波导组件100，包括输入耦合体全息光栅组件11（图中未示出）、光波导组件12（图中未示出）和输出耦合体全息光栅组件13（图中未示出）；

其中，输入耦合体全息光栅组件11（图中未示出），包括第一输入耦合体全息光栅层111、第二输入耦合体全息光栅层112和第三输入耦合体全息光栅层113，光波导组件12（图中未示出），包括第一光波导层121和第二光波导层122，输出耦合体全息光栅组件13（图中未示出），包括第一输出耦合体全息光栅层131、第二输出耦合体全息光栅层132和第三输出耦合体全息光栅层133；

第一输入耦合体全息光栅层111和第二输入耦合体全息光栅层112设置于第一光波导层121远离第二光波导层122的一侧，第三输入耦合体全息光栅层113设置于第一光波导层121和第二光波导层122之间；

第一输出耦合体全息光栅层131和第二输出耦合体全息光栅层132设置于第一光波导层121远离第二光波导层122的一侧，第三输出耦合体全息光栅层133设置于第一光波导层121和第二光波导层122之间；

其中，第一输入耦合体全息光栅层111和第二输入耦合体全息光栅层112，和第一输出耦合体全息光栅层131和第二输出耦合体全息光栅层132之间存在第一间隔，第三输入耦合体全息光栅层113和第三输出耦合体全息光栅层133存在第二间隔。

本申请实施例中，可以通过图1所示的体全息光波导组件100对RGB光波进行传输，在多个光波的传输过程中，波长间隔较大的光波之间存在传输干扰的可能程度较低。

如图1所示，由于RGB光波中的G光与R光之间的波长间隔以及G光与B光之间的波长间隔，小于R光与B光之间的波长间隔，由此，可以设定第一输入耦合体全息光栅层111为处理RGB光波中的R光的输入耦合体全息光栅层，第二输入耦合体全息光栅层112为处理RGB光波中的B光的输入耦合体全息光栅层，第三输入耦合体全息光栅层113为处理RGB光波中的G光的输入耦合体全息光栅层。

为了避免第一输入耦合体全息光栅层111在处理R光、第二输入耦合体全息光栅层112在处理B光以及第三输入耦合体全息光栅层113处理G光时，R光与B光的传输于G光的传输之间产生相互干扰，如图1所示，可以将处理R光的第一输入耦合体全息光栅层111与处理B光的第二输入耦合体全息光栅层112，与处理G光的第三输入耦合体全息光栅层113分开设置。

本申请实施例中，第一光波导层121为第一输入耦合体全息光栅层111与第二输入耦合体全息光栅层112处理的光波提供传播空间，第二光波导层122为第三输入耦合体全息光栅层113处理的光波提供传播空间，在该场景下，可以将第一输入耦合体全息光栅层111与第二输入耦合体全息光栅层112设置于第一光波导层121远离第二光波导层122的一侧，将第三输入耦合体全息光栅层113设置于第二光波导层122远离第一光波导层的一侧所对应的另一侧，即为图1所示的第一光波导层121与第二光波导层122之间。

相应地，基于输入耦合体全息光栅层耦合至光波导层中的光波，还需要通过输出耦合体全息光栅层输出，如图1所示，第一输入耦合体全息光栅层111耦合至第一光波导层121的光波，可以通过第一输出耦合体全息光栅层131输出，第二输入耦合体全息光栅层112耦合至第一光波导层121的光波，可以通过第二输出耦合体全息光栅层132输出，第三输入耦合体全息光栅层113耦合至第二光波导层122的光波，可以通过第三输出耦合体全息光栅层133输出。

在基于图1所示的体全息光波导组件进行RGB光波的传输的场景下，第一输出耦合体全息光栅层131可以基于第一输入耦合体全息光栅层111耦合至第一光波导层121的R光，获取第一输出耦合体全息光栅层131的输出R光，第二输出耦合体全息光栅层132可以基于第二输入耦合体全息光栅层112耦合至第一光波导层122的B光，获取第二输出耦合体全息光栅层132的输出B光，第三输出耦合体全息光栅层133可以基于第三输入耦合体全息光栅层113耦合至第二光波导层122的G光，获取第三输出耦合体全息光栅层113的输出G光。

在该场景下，可以将第一输出耦合体全息光栅层131与第二输出耦合体全息光栅层132设置于第一光波导层121远离第二光波导层122的一侧，将第三输出耦合体全息光栅层133设置于第二光波导层122远离第一光波导层的一侧所对应的另一侧，即为图1所示的第一光波导层121与第二光波导层122之间。

可选地，第一输出耦合体全息光栅层131与第二输出耦合体全息光栅层132之间的相对位置关系可以与第一输入耦合体全息光栅层111与第二输入耦合体全息光栅层112之间的相对位置关系相同，如图1所示，第一输入耦合体全息光栅层111可以设置于第二输入耦合体全息光栅层112远离第一光波导层121的一侧，由此，第一输出耦合体全息光栅层131可以设置于第二输出耦合体全息光栅层132远离第一光波导层121的一侧。

如图1所示，第一输入耦合体全息光栅层111与第一输出耦合体全息光栅层131之间存在设定距离的间隔，第二输入耦合体全息光栅层112与第二输出耦合体全息光栅层132之间存在设定距离的间隔，其中，第一输入耦合体全息光栅层111与第一输出耦合体全息光栅层131之间的间隔可以与第二输入耦合体全息光栅层112与第二输出耦合体全息光栅层132之间的间隔相同，均为图1所示的第一间隔。

相应地，第三输入耦合体全息光栅层113与第三输出耦合体全息光栅层133之间存在设定距离的间隔，可以将该间隔确定为图1所示的第二间隔。

本申请提出的基于体全息光波导的全息图显示系统，包括体全息光波导组件，其中，体全息光波导组件包括输入耦合体全息光栅组件、光波导组件和输出耦合体全息光栅组件；其中，输入耦合体全息光栅组件，包括第一输入耦合体全息光栅层、第二输入耦合体全息光栅层和第三输入耦合体全息光栅层，光波导组件，包括第一光波导层和第二光波导层，输出耦合体全息光栅组件，包括第一输出耦合体全息光栅层、第二输出耦合体全息光栅层和第三输出耦合体全息光栅层；第一输入耦合体全息光栅层和第二输入耦合体全息光栅层设置于第一光波导层远离第二光波导层的一侧，第三输入耦合体全息光栅层设置于第一光波导层和第二光波导层之间；第一输出耦合体全息光栅层和第二输出耦合体全息光栅层设置于第一光波导层远离第二光波导层的一侧，第三输出耦合体全息光栅层设置于第一光波导层和第二光波导层之间；其中，第一输入耦合体全息光栅层和第二输入耦合体全息光栅层，和第一输出耦合体全息光栅层和第二输出耦合体全息光栅层之间存在第一间隔，第三输入耦合体全息光栅层和第三输出耦合体全息光栅层存在第二间隔。本申请中，将第一输入耦合体全息光栅层、第二输入耦合体全息光栅层与第三输入耦合体全息光栅层分开设置，相应地，将第一输出耦合体全息光栅层、第二输出耦合体全息光栅层与第三输出耦合体全息光栅层分开设置，使得第一输入耦合体全息光栅层和第一输出耦合体全息光栅层处理的光波、第二输入耦合体全息光栅层和第二输出耦合体全息光栅层处理的光波，与第三输入耦合体全息光栅层和第三输出耦合体全息光栅层处理的光波之间的相互干扰的程度得以降低，优化了体全息光波导组件中的光波的传输质量，提高了基于体全息光波导组件的所呈现的全息图的色彩还原度，优化了基于体全息光波导组件所呈现的全息图质量，实现了基于体全息光波导和空间光调制器的三维图像的动态全息显示。

关于上述实施例中，体全息光波导组件对RGB光波的处理，可结合图2进一步理解，图2为本申请另一实施例的基于体全息光波导的全息图显示系统的示意图，如图2所示，基于体全息光波导的全息图显示系统包括体全息光波导组件200，其中，

体全息光波导组件200，包括输入耦合体全息光栅组件21（图中未示出）、光波导组件22（图中未示出）和输出耦合体全息光栅组件23（图中未示出）。

其中，输入耦合体全息光栅组件21（图中未示出），包括第一输入耦合体全息光栅层211、第二输入耦合体全息光栅层212和第三输入耦合体全息光栅层213，光波导组件22（图中未示出），包括第一光波导层221和第二光波导层222，输出耦合体全息光栅组件23（图中未示出），包括第一输出耦合体全息光栅层231、第二输出耦合体全息光栅层232和第三输出耦合体全息光栅层233。

其中，第一输入耦合体全息光栅层211，用于将输入体全息光波导组件200的入射红光反射输入第一光波导层221。

第二输入耦合体全息光栅层212，用于将输入体全息光波导组件200的入射蓝光反射输入第一光波导层221。

第三输入耦合体全息光栅层213，用于将输入体全息光波导组件200的入射绿光反射输入第二光波导层222。

相应地，第一输出耦合体全息光栅层231，用于将第一光波导层221中全反射传播的入射红光进行体全息衍射，并将体全息衍射得到输出红光，作为体全息光波导组件200的目标输出红光。

第二输出耦合体全息光栅层232，用于将第一光波导层221中全反射传播的入射蓝光进行体全息衍射，并将体全息衍射得到输出蓝光，作为体全息光波导组件200的目标输出蓝光。

第三输出耦合体全息光栅层233，用于将第二光波导层222中全反射传播的入射绿光进行体全息衍射，并将体全息衍射得到输出绿光，作为体全息光波导组件200的目标输出绿光。

其中，第一光波导层221和第二光波导层222为全反射层。

本申请实施例中，可以将输入体全息光波导组件200的光波标识为入射光波，其中，可以将输入体全息光波导组件200的红光标识为体全息光波导组件200的入射红光，输入体全息光波导组件200的蓝光标识为100的入射蓝光，输入体全息光波导组件200的绿光标识为体全息光波导组件200的入射绿光。

可选地，如图2所示，可以基于体全息光波导组件200中的第一输入耦合体全息光栅层211以及第一输出耦合体全息光栅层221对体全息光波导组件200的入射红光进行处理，其中，第一输入耦合体全息光栅层211可以为反射体全息结构，在该场景下，第一输入耦合体全息光栅层211可以对体全息光波导组件200的入射红光进行反射，并将第一输入耦合体全息光栅层211对入射红光进行反射得到的反射红光耦合入第一光波导层221。

其中，通过第一输入耦合体全息光栅层211对入射红光进行反射耦合入第一光波导层221的反射红光，可以在第一光波导层221中反射传播。

如图2所示，可以通过第一输出耦合体全息光栅层231对第一光波导层221中传输的入射红光的反射红光进行处理，其中，第一输出耦合体全息光栅层231可以为透射体全息结构，在该场景下，第一输出耦合体全息光栅层231可以对第一光波导层221中传输的入射红光的反射红光进行体全息衍射，进而得到体全息衍射后的红光，并将其作为第一输出耦合体全息光栅层231获取到的体全息光波导组件200的目标输出红光。

相应地，如图2所示，可以基于体全息光波导组件200中的第二输入耦合体全息光栅层212以及第二输出耦合体全息光栅层221对体全息光波导组件200的入射蓝光进行处理，其中，第二输入耦合体全息光栅层212可以为反射体全息结构，在该场景下，第二输入耦合体全息光栅层212可以对体全息光波导组件200的入射蓝光进行反射，并将第二输入耦合体全息光栅层212对入射蓝光进行反射得到的反射蓝光耦合入第二光波导层221。

其中，通过第二输入耦合体全息光栅层212对入射蓝光进行反射耦合入第一光波导层221的反射蓝光，可以在第一光波导层221中反射传播。

如图2所示，可以通过第二输出耦合体全息光栅层232对第二光波导层221中传输的入射蓝光的反射蓝光进行处理，其中，第二输出耦合体全息光栅层232可以为透射体全息结构，在该场景下，第二输出耦合体全息光栅层232可以对第二光波导层221中传输的入射蓝光的反射蓝光进行体全息衍射，进而得到体全息衍射后的蓝光，并将其作为第二输出耦合体全息光栅层232获取到的体全息光波导组件200的目标输出蓝光。

相应地，如图2所示，可以基于体全息光波导组件200中的第二输入耦合体全息光栅层212以及第二输出耦合体全息光栅层221对体全息光波导组件200的入射蓝光进行处理，其中，第二输入耦合体全息光栅层212可以为反射体全息结构，在该场景下，第二输入耦合体全息光栅层212可以对体全息光波导组件200的入射蓝光进行反射，并将第二输入耦合体全息光栅层212对入射蓝光进行反射得到的反射蓝光耦合入第二光波导层221。

其中，通过第三输入耦合体全息光栅层213对入射绿光进行反射耦合入第二光波导层222的反射绿光，可以在第二光波导层221中反射传播。

如图2所示，可以通过第二输出耦合体全息光栅层232对第二光波导层221中传输的入射蓝光的反射蓝光进行处理，其中，第二输出耦合体全息光栅层232可以为透射体全息结构，在该场景下，第二输出耦合体全息光栅层232可以对第二光波导层221中传输的入射蓝光的反射蓝光进行体全息衍射，进而得到体全息衍射后的蓝光，并将其作为第二输出耦合体全息光栅层232获取到的体全息光波导组件200的目标输出蓝光。

本申请实施例中，体全息光波导组件200还包括全息显示面（图中未示出），其中，全息显示面，用于基于目标输出红光、目标输出蓝光和目标输出绿光，对待显示全息图进行展示。

可选地，可以通过对待显示全息图进行相关的处理，从而得到待显示全息图对应的红光、蓝光以及绿光，并将该红光、蓝光以及绿光确定为体全息光波导组件200的输入红光、输入蓝光以及输入绿光。

如图2所示，体全息光波导组件体全息光波导组件200基于该输入红光、输入蓝光以及输入绿光，从而得到目标输出红光、目标输出蓝光以及目标输出绿光。在该场景下，可以将体全息光波导组件200的目标输出红光、目标输出蓝光以及目标输出绿光传输至全息显示面，使得全息显示面可以基于接收到的目标输出红光、目标输出蓝光以及目标输出绿光，实现目标输出红光、目标输出蓝光以及目标输出绿光对应的待显示全息图的展示。

本申请提出的全息显示系统，通过第一输入耦合体全息光栅层、第一光波导层以及第一输出耦合体全息光栅层对体全息光波导组件的输入红光进行反射、传播以及体全息衍射，从而得到体全息光波导组件的目标输出红光，通过第二输入耦合体全息光栅层、第一光波导层以及第二输出耦合体全息光栅层对体全息光波导组件的输入蓝光进行反射、传播以及体全息衍射，从而得到体全息光波导组件的目标输出蓝光，以及，通过第三输入耦合体全息光栅层、第二光波导层以及第三输出耦合体全息光栅层对体全息光波导组件的输入绿光进行反射、传播以及体全息衍射，从而得到体全息光波导组件的目标输出绿光，进而基于目标输出红光、目标输出蓝光以及目标输出绿光，实现对待显示全息图的展示。本申请中，将第一输入耦合体全息光栅层、第二输入耦合体全息光栅层与第三输入耦合体全息光栅层分开设置，相应地，将第一输出耦合体全息光栅层、第二输出耦合体全息光栅层与第三输出耦合体全息光栅层分开设置，使得第一输入耦合体全息光栅层和第一输出耦合体全息光栅层对输入红光的反射传播以及衍射得到目标输出红光的过程、第二输入耦合体全息光栅层和第二输出耦合体全息光栅层对输入蓝光的反射传播以及衍射的得到目标输出蓝光的过程，与第三输入耦合体全息光栅层和第三输出耦合体全息光栅层对输入绿光的反射传播以及衍射的得到目标输出绿光的过程之间的相互干扰的程度得以降低，优化了体全息光波导组件中的光波的传输质量，提高了基于体全息光波导组件的所呈现的全息图的色彩还原度，优化了基于体全息光波导组件所呈现的全息图质量，实现了基于体全息光波导和空间光调制器的三维图像的动态全息显示。

上述实施例中，关于输入红光、输入蓝光以及输入绿光的获取，可结合图3进一步理解，图3为本申请另一实施例的全息显示系统的示意图，如图3所示，全息显示系统300，包括：

第一透镜31、空间光调制器32、分束棱镜33、第二透镜34和第三透镜35，以及FPGA计算组件36，其中，

FPGA计算组件36，用于生成待显示全息图，并将待显示全息图传输至空间光调制器32。

空间光调制器32，用于基于第一透镜传输的平面红光、平面蓝光和平面绿光对待显示全息图进行调制，以获取待显示全息图的波前红光、波前蓝光和波前绿光。

波前红光、波前蓝光和波前绿光通过分束棱镜33，传输至第二透镜34和第三透镜35，并基于第二透镜34和第三透镜35对波前红光、波前蓝光和波前绿光进行放大处理，以得到输入体全息光波导组件的入射红光、入射绿光和入射蓝光。

其中，第二透镜34为短焦透镜，第三透镜35为长焦透镜。

全息显示系统300，还包括：白激光器37、衰减片38、色轮39、控制开关310、偏振片311、滤波器312、光阑313和同步器314。

其中，白激光器37，用于生成第一宽波段白激光，并将第一宽波段白激光传输至衰减片38。

衰减片38，用于调节第一宽波段白激光的光强，并将光强调节后的第二宽波段白激光传输至色轮39。

色轮39，用于基于第二宽波段白激光，生成第一红光、第一蓝光和第一绿光，并将第一红光、第一蓝光和第一绿光传输至偏振片311。

控制开关310，用于控制第一红光、第一蓝光和第一绿光的传输。

偏振片311，用于生成第一红光的P偏振红光，第一蓝光的P偏振蓝光和第一绿光的P偏振绿光，并将P偏振红光、P偏振蓝光和P偏振绿光传输至滤波器312。

滤波器312，用于对P偏振红光、P偏振蓝光和P偏振绿光进行滤波和扩束，以得到P偏振红光的球面红光、P偏振蓝光的球面蓝光和P偏振绿光的球面绿光，并将球面红光、球面蓝光和球面绿光传输至光阑313。

光阑313，用于对球面红光、球面蓝光和球面绿光进行光波整形，并将光波整形后的球面红光、光波整形后的球面蓝光和光波整形后的球面绿光传输至第一透镜31。

第一透镜31，用于获取光波整形后的球面红光的平面红光、光波整形后的球面蓝光的平面蓝光和光波整形后的球面绿光的平面绿光，并将平面红光、平面蓝光和平面绿光通过分束棱镜33反射至空间光调制器32。

同步器314，设置于空间光调制器32和色轮39之间，用于调整色轮39对应的色轮基色，其中，色轮基色与空间光调制器32对应的调制基色一致。

本申请实施例中，如图3所示，白激光器37可以生成第一宽波段白激光，其中，白激光器37可以基于红绿蓝三色激光器合成第一宽波段白激光，也可以基于蓝激光激发荧光晶体涂层形成宽光谱的第一宽波段白激光。

如图3所示，白激光器37生成第一宽波段白激光后，可以将其传输至衰减片38，其中，衰减片38可以对白激光器37传输过来的第一宽波段白激光的光强进行调节，进而得到光强调节后的第二宽波段白激光，进一步地，将光强调节后的第二宽波段白激光传输至色轮39。

进一步地，色轮39可以基于接收到的第二宽波段白激光生成三基色的红光、蓝光和绿光，并分别标识为色轮39得到的第一红光、第一蓝光以及第一绿光，其中，可以将第一红光、第一蓝光和第一绿光传输至偏振片311。

可选地，在色轮39对第二宽波段白激光进行第一红光的提取的场景下，可以将红色确定为色轮39在当前场景下的色轮基色，在色轮39对第二宽波段白激光进行第一蓝光的提取的场景下，可以将蓝色确定为色轮39在当前场景下的色轮基色，以及在色轮39对第二宽波段白激光进行第一绿光的提取的场景下，可以将绿色确定为色轮39在当前场景下的色轮基色。

如图3所示，色轮39与偏振片311之间设置有控制开关310，通过控制开关310可以控制第一红光、第一蓝光和第一绿光的传输，其中，可以通过控制开关310使得色轮39与偏振片311之间可以传输一种基色的光波。

可以理解为，基于控制开关310的控制，使得第一时间段内色轮39与偏振片311之间仅传输第一红光，第二时间段内色轮39与偏振片311之间仅传输第一蓝光，第三时间段内色轮39与偏振片311之间仅传输第一绿光。

进一步地，第一红光、第一蓝光和第一绿光传输至偏振片311后，偏振片311可以基于接收到的第一红光、第一绿光以及第一蓝光生成P偏振态激光，其中，可以基于第一红光生成P偏振红光，基于第一蓝光生成P偏振蓝光和基于第一绿光生成P偏振绿光，并将P偏振红光、P偏振蓝光和P偏振绿光传输至滤波器312。

如图3所示，滤波器312可以对接收到的P偏振红光、P偏振蓝光和P偏振绿光进行滤波和扩束，其中，滤波器312可以基于显微物镜很和针孔组成，通过对P偏振红光的滤波和扩束，形成发散的球面红光，通过对P偏振蓝光的滤波和扩束，形成发散的球面蓝光，以及通过对P偏振绿光的滤波和扩束，形成发散的球面绿光，并将球面红光、球面蓝光和球面绿光传输至光阑313。

进一步地，光阑313，可以对接收到的球面红光、球面蓝光和球面绿光进行光波整形，并将光波整形后的球面红光、光波整形后的球面蓝光和光波整形后的球面绿光传输至第一透镜31，其中，第一透镜31可以对接收到的光波进行准直操作，因此，可以通过第一透镜31获取光波整形后的球面红光的平面红光、光波整形后的球面蓝光的平面蓝光和光波整形后的球面绿光的平面绿光，并将平面红光、平面蓝光和平面绿光通过分束棱镜33反射至空间光调制器32。

本申请实施例中，如图3所示，可以通过空间光调制器32获取待显示全息图，其中，待显示全息图可以基于FPGA计算组件36生成。

可选地，可以获取待成像区域的全息构图数据，并基于FPGA计算组件36对待成型区域的全息构图数据进行算法处理，从而得到待成像区域的全息图，作为待显示全息图。

其中，FPGA计算组件36计算得到的全息图，可以为相位全息图。

进一步地，可以将FPGA计算组件36获取到的待显示全息图传输至图3所示的空间光调制器32中。

在该场景下，基于空间光调制器32对待显示全息图进行P偏振光的调制，其中，空间光调制器32可以基于第一透镜31传输过来的平面红光、平面蓝光和平面绿光对待显示全息图进行P偏振光调制。

可选地，空间光调制器32可以基于平面红光对待显示全息图进行P偏振光调制，从而得到待显示全息图对应的波前红光，其中，可以将红色确定为空间光调制器32在当前场景下的调制基色。

相应地，基于平面蓝光对待显示全息图进行P偏振光调制，从而得到待显示全息图对应的波前蓝光，其中，可以将蓝色确定为空间光调制器32在当前场景下的调制基色。

以及，基于平面绿光对待显示全息图进行P偏振光调制，从而得到待显示全息图对应的波前绿光，其中，可以将绿色确定为空间光调制器32在当前场景下的调制基色。

需要说明的是，空间光调制器32需要基于第一透镜31传输过来的平面光，实现对待显示全息图的P偏振光调制，因此，在空间光调制器32确定当前进行调制的P偏振光的基色后，可以基于图3所示的同步器314，使得色轮39的色轮基色与空间光调制器32对应的调制基色一致。

如图3所示，可以通过设置于空间光调制器32和色轮39之间的同步器314，将色轮39对应的色轮基色调整至空间光调制器32对应的调制基色。

可以理解为，在空间光调制器32需要生成波前红光的场景下，可以将空间光调制器的调制基色设置为红色，并通过同步器314将色轮39的色轮基色调整至红色，以使得第一透镜31传输至空间光调制器32的平面光为平面红光，从而使得空间光调制器32可以基于接收到的平面红光对待显示全息图进行P偏振光调制，从而得到待显示全息图的波前红光。

相应地，可以基于上述方法调整色轮39的色轮基色，从而使得空间光调制器32可以获取待显示全息图对应的波前蓝光以及波前绿光。

本申请实施例中，可以在空间光调制器32中对RGB三基色各自对应的调制基色进行循环，从而实现待显示全息图基于循环的调制基色得到的波前光，其中，可以基于预设的时间间隔进行三基色各自对应的调制基色的循环，在该场景下，可以将预设的时间间隔设置为0.1s，则可以每0.1s对空间光调制器32中的调制基色进行一次变更，相应地，可以通过同步器314使得色轮39基于相同的时间间隔进行色轮基色的变更。

进一步地，空间光调制器32获取到的波前红光、波前蓝光和波前绿光可以通过分束棱镜33，传输至第二透镜34和第三透镜35，并基于第二透镜34和第三透镜35对波前红光、波前蓝光和波前绿光进行放大处理，以得到输入体全息光波导组件的入射红光、入射绿光和入射蓝光。其中，第二透镜34为短焦透镜，第三透镜35为长焦透镜，通过第二透镜34和第三透镜35不同的焦距的组合实现对波前红光、波前蓝光以及波前绿光的放大处理，进而得到放大后的红光、放大后的蓝光以及放大后的绿光。

其中，可以将第二透镜34和第三透镜35放大后得到的放大后的红光、放大后的蓝光以及放大后的绿光，分别确定为体全息光波导组件的输入红光、输入蓝光以及输入绿光。

本申请提出的基于体全息光波导的全息图显示系统，还包括第一透镜、空间光调制器、分束棱镜、第二透镜、第三透镜、FPGA计算组件、白激光器、衰减片、色轮、控制开关、偏振片、滤波器、光阑和同步器。本申请中，简化了基于体全息光波导的全息图显示系统的结构，进而缩小了基于体全息光波导的全息图显示系统的硬件尺寸参数，实现了基于体全息光波导的全息图显示系统的结构优化。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本申请的描述中，“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。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，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模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (4)

1.一种基于体全息光波导的全息图显示系统，其特征在于，所述系统包括：

体全息光波导组件，包括输入耦合体全息光栅组件、光波导组件和输出耦合体全息光栅组件，所述输入耦合体全息光栅组件为反射体全息结构，所述输出耦合体全息光栅组件为透射体全息结构，输入耦合体全息光栅组件和输出耦合体全息光栅组件之间存在设定距离的间隔；

其中，所述输入耦合体全息光栅组件，包括第一输入耦合体全息光栅层、第二输入耦合体全息光栅层和第三输入耦合体全息光栅层，所述光波导组件，包括第一光波导层和第二光波导层，所述输出耦合体全息光栅组件，包括第一输出耦合体全息光栅层、第二输出耦合体全息光栅层和第三输出耦合体全息光栅层；

所述第一输入耦合体全息光栅层和所述第二输入耦合体全息光栅层设置于所述第一光波导层远离所述第二光波导层的一侧，所述第三输入耦合体全息光栅层设置于所述第一光波导层和所述第二光波导层之间；

所述第一输出耦合体全息光栅层和所述第二输出耦合体全息光栅层设置于所述第一光波导层远离所述第二光波导层的一侧，所述第三输出耦合体全息光栅层设置于所述第一光波导层和所述第二光波导层之间，所述第一光波导层和所述第二光波导层为全反射层；

其中，所述第一输入耦合体全息光栅层和所述第二输入耦合体全息光栅层，和所述第一输出耦合体全息光栅层和所述第二输出耦合体全息光栅层之间存在第一间隔，所述第三输入耦合体全息光栅层和所述第三输出耦合体全息光栅层存在第二间隔；

所述第一输出耦合体全息光栅层，用于将所述第一光波导层中全反射传播的入射红光进行体全息衍射，并将体全息衍射得到输出红光，作为所述体全息光波导组件的目标输出红光；

所述第二输出耦合体全息光栅层，用于将所述第一光波导层中全反射传播的入射蓝光进行体全息衍射，并将体全息衍射得到输出蓝光，作为所述体全息光波导组件的目标输出蓝光；

所述第三输出耦合体全息光栅层，用于将所述第二光波导层中全反射传播的入射绿光进行体全息衍射，并将体全息衍射得到输出绿光，作为所述体全息光波导组件的目标输出绿光；

所述系统还包括第一透镜、空间光调制器、分束棱镜、第二透镜和第三透镜，以及FPGA计算组件，其中，

所述FPGA计算组件，用于生成待显示全息图，并将所述待显示全息图传输至所述空间光调制器；

所述空间光调制器，用于基于所述第一透镜传输的平面红光、平面蓝光和平面绿光对所述待显示全息图进行调制，以获取所述待显示全息图的波前红光、波前蓝光和波前绿光；

其中，所述波前红光、所述波前蓝光和所述波前绿光传通过所述分束棱镜，传输至所述第二透镜和所述第三透镜，并基于所述第二透镜和所述第三透镜对所述波前红光、所述波前蓝光和所述波前绿光进行放大处理，以得到输入所述体全息光波导组件的入射红光、入射绿光和入射蓝光；

系统还包括：白激光器、衰减片、色轮、控制开关、偏振片、滤波器、光阑和同步器；

其中，所述白激光器，用于生成第一宽波段白激光，并将所述第一宽波段白激光传输至所述衰减片；

所述衰减片，用于调节所述第一宽波段白激光的光强，并将光强调节后的第二宽波段白激光传输至所述色轮；

所述色轮，用于基于所述第二宽波段白激光，生成第一红光、第一蓝光和第一绿光，并将所述第一红光、所述第一蓝光和所述第一绿光传输至所述偏振片；

所述控制开关，用于控制所述第一红光、所述第一蓝光和所述第一绿光的传输；

所述偏振片，用于生成所述第一红光的P偏振红光，所述第一蓝光的P偏振蓝光和所述第一绿光的P偏振绿光，并将所述P偏振红光、所述P偏振蓝光和所述P偏振绿光传输至所述滤波器；

所述滤波器，用于对所述P偏振红光、所述P偏振蓝光和所述P偏振绿光进行滤波和扩束，以得到所述P偏振红光的球面红光、所述P偏振蓝光的球面蓝光和所述P偏振绿光的球面绿光，并将所述球面红光、所述球面蓝光和所述球面绿光传输至所述光阑；

所述光阑，用于对所述球面红光、所述球面蓝光和所述球面绿光进行光波整形，并将光波整形后的球面红光、光波整形后的球面蓝光和光波整形后的球面绿光传输至所述第一透镜；

所述第一透镜，用于获取所述光波整形后的球面红光的平面红光、所述光波整形后的球面蓝光的平面蓝光和所述光波整形后的球面绿光的平面绿光，并将所述平面红光、所述平面蓝光和所述平面绿光通过所述分束棱镜反射至所述空间光调制器；

所述同步器，设置于所述空间光调制器和所述色轮之间，用于调整所述色轮对应的色轮基色，其中，所述色轮基色与所述空间光调制器对应的调制基色一致。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述第一输入耦合体全息光栅层，用于将输入所述体全息光波导组件的入射红光反射输入所述第一光波导层；

所述第二输入耦合体全息光栅层，用于将输入所述体全息光波导组件的入射蓝光反射输入所述第一光波导层；

所述第三输入耦合体全息光栅层，用于将输入所述体全息光波导组件的入射绿光反射输入所述第二光波导层。

3.根据权利要求1-2任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括全息显示面，其中，所述全息显示面，用于基于目标输出红光、目标输出蓝光和目标输出绿光，对待显示全息图进行展示。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二透镜为短焦透镜，所述第三透镜为长焦透镜。

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