一种全息波导显示装置[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 112180594 A(43)申请公布日 2021.01.05

(21)申请号 2019105949.9(22)申请日 2019.07.04

(71)申请人 杭州海康威视数字技术股份有限公

司

地址 310051 浙江省杭州市滨江区阡陌路

555号(72)发明人 于超　江丽　蔡宏　毛慧　浦世亮　(74)专利代理机构 北京国昊天诚知识产权代理

有限公司 11315

代理人 施敬勃　南霆(51)Int.Cl.

G02B 27/01(2006.01)

权利要求书1页 说明书9页 附图5页

CN 112180594 A(54)发明名称

一种全息波导显示装置(57)摘要

本装本申请提供了一种全息波导显示装置，

置包括：包含多个发光二极管的光机模块，其中，至少两个发光二极管存在光谱能量值相等且大于零的波长，且所述至少两个发光二极管的中心波长不同；全息波导模块，包括至少一个第一体全息光学器件、至少一个第二体全息光学器件、与至少一个第一体全息光学器件和至少一个第二体全息光学器件相接触的光波导。本申请装置中多个发光二极管发出的光线存在至少部分相同波段的光，能提高上述波段光线的光谱能量分布均匀度，使得光机模块能发出具有较宽光谱带宽的光线，使全息波导显示装置具有较宽的布拉格角带宽，进而有效增大全息波导显示装置的视场。

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权　利　要　求　书

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1.一种全息波导显示装置，其特征在于，包括：包含多个发光二极管的光机模块，其中，至少两个发光二极管存在光谱能量值相等且大于零的波长，且所述至少两个发光二极管的中心波长不同；

全息波导模块，包括至少一个第一体全息光学器件、至少一个第二体全息光学器件、与所述至少一个第一体全息光学器件和所述至少一个第二体全息光学器件相接触的光波导，其中，所述至少一个第一体全息光学器件用于将所述光机模块发出的光导入至所述光波导，所述至少一个第二体全息光学器件用于将所述光波导中的光导出。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光机模块包括：至少一个投影子模块；至少一个光源子模块，其中，每个光源子模块包含多个发光二极管，每个光源子模块中的至少两个发光二极管存在光谱能量值相等且大于零的波长，且所述至少两个发光二极管的中心波长不同，所述至少一个光源子模块发出的光通过所述投影子模块投射至所述至少一个第一体全息光学器件。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，

所述至少一个第一体全息光学器件和所述至少一个第二体全息光学器件分别与所述光波导的第一侧相接触；

所述光机模块位于所述光波导的第二侧。4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述光源子模块包括：方棒；

设置于所述方棒一端的导入透镜；设置于所述方棒另一端的导出透镜；

设置于所述导入透镜的远离所述方棒所在一侧的发光二极管组。5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述发光二极管组包括M行M列阵列排布的多个发光二极管，所述M为大于1的整数。

6.如权利要求1～5任一项所述的装置，其特征在于，所述至少两个发光二极管的最大光谱能量值的差值符合预设光谱能量差值标准。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述预设光谱能量差值标准包括：

第一发光二极管的最大光谱能量值和第二发光二极管的最大光谱能量值的较大值与预设光谱能量比值的乘积，大于所述第一发光二极管的最大光谱能量值与所述第二发光二极管的最大光谱能量值的差值的绝对值。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述预设光谱能量比值大于或等于40％且小于或等于60％。

9.如权利要求1～5任一项所述的装置，其特征在于，所述光机模块中相邻的发光二极管的间隔距离不大于1厘米。

10.如权利要求1～5任一项所述的装置，其特征在于，每个所述发光二极管的最大光谱能量值相等。

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说　明　书一种全息波导显示装置

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技术领域

[0001]本申请涉及显示技术领域，尤其涉及一种全息波导显示装置。

背景技术[0002]增强现实(Augmented Reality，AR)技术是将现实世界的信息与虚拟世界的信息进行融合，从而使人类更好地认知世界、做出判断的技术。其潜在应用非常广泛，遍及军事、教育、导航、物流、巡检、安防、娱乐等各大领域。近眼显示技术是增强显示技术的主要硬件载体，对用户体验有着至关重要的影响，因此近年来得到了全世界的广泛关注。[0003]近眼显示技术有多种技术路线，主要的包括自由曲面棱镜、离轴反射技术、波导技术等。波导技术是现在最被看好的技术，其中包括全息波导技术。全息波导是以体全息光学器件作为耦合器件的波导类近眼显示技术，生产成本相对较低，但其视场(Filed of view，FOV)则相对较小，即用户能看到的图像的角度范围较小，不能完全满足使用需求。发明内容

[0004]本申请实施例提供了一种全息波导显示装置，至少可以解决全息波导显示装置的视场较小的问题。

[0005]本申请提供了一种全息波导显示装置，包括：[0006]包含多个发光二极管的光机模块，其中，至少两个发光二极管存在光谱能量值相等且大于零的波长，且所述至少两个发光二极管的中心波长不同；[0007]全息波导模块，包括至少一个第一体全息光学器件、至少一个第二体全息光学器件、与所述至少一个体全息光学器件和所述至少一个第二体全息光学器件相接触的光波导，其中，所述至少一个第一体全息光学器件用于将所述光机模块发出的光导入至所述光波导，所述至少一个第二体全息光学器件用于将所述光波导中的光导出。[0008]在本申请实施例中，全息波导显示装置包括光机模块，其中，包含至少两个发光二极管存在光谱能量值相等且大于零的波长，且所述至少两个发光二极管的中心波长不同。本申请提供的装置还包括全息波导模块，包括至少一个第一体全息光学器件、至少一个第二体全息光学器件以及光波导。其中，至少一个第一体全息光学器件用于将所述光机模块发出的光导入至光波导，至少一个第二体全息光学器件用于将光波导中的光导出至外界，实现显示功能。本申请装置的光机模块中包含多个发光二极管存在光谱能量值相等且大于零的波长，且所述至少两个发光二极管的中心波长不同，即多个发光二极管发出的光线存在至少部分相同波段的光。光机模块中的多个二极管发出的光线，能提高上述波段光线的光谱能量分布均匀度，进而使得光机模块能发出具有较宽光谱带宽的光线。随后，该光线通过体全息光学器件时能具有较宽的布拉格角带宽。另由于全息波导显示装置的视场与布拉格角带宽正相关，因此，本申请提供的方案能有效增大全息波导显示装置的视场。

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附图说明

[0009]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：[0010]图1是本申请实施例提供的一种全息波导显示装置的结构示意图之一；

[0011]图2是本申请实施例提供的一种全息波导显示装置的归一化光谱能量值示意图之一；

[0012]图3是本申请实施例提供的一种全息波导显示装置的结构示意图之二；[0013]图4是本申请实施例提供的一种全息波导显示装置的光线传播示意图；[0014]图5是两种光线在不同角度满足VHOE的布拉格条件的示意图；[0015]图6是本申请实施例提供的预设波段的衍射效率曲线示意图；[0016]图7是本申请实施例提供的一种光源子模块的结构示意图；

[0017]图8是本申请实施例提供的一种全息波导显示装置的归一化光谱能量值示意图之二；

[0018]图9是达到相同布拉格衍射效率时VHOE的厚度和折射率调制度的关系曲线示意图；

[0019]图10是VHOE的衍射效率与出射次数的关系曲线示意图。

具体实施方式

[0020]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。本申请中附图编号仅用于区分方案中的各个步骤，不用于限定各个步骤的执行顺序，具体执行顺序以说明书中描述为准。[0021]为了增大显示装置的FOV，可以采用拼接的方式得到较大的FOV。具体的，在显示装置中可以采用两组耦合入体全息光学器件和两组耦合出体全息光学器件，然后采用比较复杂的工艺将两组耦合入体全息光学器件拼接在一起，将两组耦合出体全息光学器件拼接在一起，从而使得显示装置整体具有比较大的FOV。这种方式理论上可以得到较大的FOV，但在实际操作过程中需要较高的工艺精度，拼接过程整体比较复杂，工艺难度较高，另外子成本和设计等多个方面存在多种缺陷，实现起来比较困难。[0022]为了解决上述技术存在的问题，本申请提供一种全息波导显示装置，该全息波导显示装置可以是能够佩戴在用户头部的装置，例如可以像眼镜一样佩戴在用户眼前，也可以像头盔一样佩戴在用户头部。本申请提供的全息波导显示装置如图1所示，包括：[0023]包含多个发光二极管的光机模块11，其中，至少两个发光二极管存在光谱能量值相等且大于零的波长，且所述至少两个发光二极管的中心波长不同；[0024]全息波导模块12，包括至少一个第一体全息光学器件121、至少一个第二体全息光学器件122、与所述至少一个第一体全息光学器件121和所述至少一个第二体全息光学器件122相接触的光波导123，其中，所述至少一个第一体全息光学器件121用于将所述光机模块发出的光导入至所述光波导123，所述至少一个第二体全息光学器件122用于将所述光波导123中的光导出。

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图1中示出了一种全息波导显示装置的结构，主要包括光机模块11和全息波导模

块12。其中，光机模块11中包括多个发光二极管(Light Emitting Diode，LED)，多个LED发出的光可以通过全息波导模块12被传导至人眼E处。较优的，所述光机模块中相邻的发光二极管的间隔距离不大于1厘米。其中，全息波导模块12中的第一体全息光学器件121用于将光机模块11发出的光导入至光波导123中，使光线在光波导123内部传播。当光波导123内的光线到达第二体全息光学器件122处时，第二体全息光学器件122用于将光线导出。在本实施例中，上述第二体全息光学器件122用于将光线导出至光波导123外界，使这些光射至人眼E处。在图1中通过箭头示意性标出了光线传播的路径。

[0026]由于本申请实施例中所述的体全息光学器件具有波长选择性和角度选择性，体全息光学器件并不会遮挡真实世界的光线，并且，光波导具有较高的透明度，因此用户可以通过体全息光学器件和光波看到现实世界的画面。另外，由光机模块发出的光线可以通过全息波导模块传导至人眼处，使用户看到虚拟的画面。因此，本申请提供的装置可以使用户同时看见现实世界和虚拟世界的画面。[0027]需要说明的是，图1仅示出了一种全息波导显示装置的结构。光机模块11和全息波导模块12也可以按照其他位置关系组合。例如，在图1中，基于光波导123，光机模块11位于与体全息光学器件相对的一侧，然而，光机模块11也可以与体全息光学器件位于光波导123的相同一侧。另外，在图1中，全息波导模块12中的第一体全息光学器件121和第二体全息光学器件122位于光波导123的同一侧，然而，第一体全息光学器件121和第二体全息光学器件122也可以位于光波导123的不同侧。全息波导显示装置的具体结构可以根据内部体全息光学器件的类型、光波导的类型以及光机模块的功率、类型等因素确定，本申请实施例中不做限定。

[0028]在本申请实施例中，光机模块中包含多个发光二极管存在光谱能量值相等且大于零的波长，且所述至少两个发光二极管的中心波长不同，即多个发光二极管发出的光线存在至少部分相同波段的光。图2示出了LED在正常工作情况下的归一化光谱能量值示意图，图中横坐标为波长，单位为纳米，纵坐标为归一化光谱能量。[0029]如果光机模块中仅包含一个LED，或者包含多个中心波长相同的LED，那么，光机模块发出的光的光谱能量曲线如图中曲线21所示。[0030]在本申请实施例中，光机模块中包含至少两个LED存在光谱能量值相等且大于零的波长。假设本申请实施例的光机模块中包含的两个LED的光谱能量曲线分别如图中曲线22和曲线23所示，曲线22与曲线23相交于点M。在点M处，曲线22与曲线23的纵坐标值相等，均为点M的纵坐标值，且点M的纵坐标值大于0。在这种情况下，曲线22对应的LED与曲线23对应的LED发出光线的总光谱能量曲线如图中曲线24所示。[0031]对比图中的曲线21和曲线24可知，曲线24的光谱带宽相对于曲线21较宽，且具有较好的光谱能量分布均匀度。因此，本申请实施例的光机模块发出的光线具有光谱带宽较宽且光谱能量分布均匀度较好的特点。具体的，全息波导显示装置整体的亮度均匀度与光机模块发出的光线的光谱能量均匀度相关。由于本申请实施例中多个发光二极管发出的光线存在至少部分相同波段的光，所以光机模块中的多个LED发出的光线，能提高上述波段光线的光谱能量分布均匀度，进而使得光机模块能发出具有较宽光谱带宽的光线，与此同时，还能保证发出的光线具有较好的亮度均匀度。另外，本申请实施例的光机模块采用多个

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LED，还能降低装置整体的结构复杂度。[0032]基于上述实施例提供的装置，较优的，如图3所示，所述光机模块11包括：[0033]至少一个投影子模块31；[0034]至少一个光源子模块32，其中，每个光源子模块32包含多个发光二极管，每个光源子模块32中的至少两个发光二极管存在光谱能量值相等且大于零的波长，且所述至少两个发光二极管的中心波长不同，所述至少一个光源子模块32发出的光通过所述投影子模块31投射至所述至少一个第一体全息光学器件121。[0035]图3中，光源子模块32中包括至少两个发光二极管存在光谱能量值相等且大于零的波长，且所述至少两个发光二极管的中心波长不同，另外还可以包括空间光调制器，如LCD(Liquid Crystal Display)、LCOS(Liquid Crystal on Silicon)和DLP(Digital Light Processing)等。在本申请实施例图3中示出的全息波导显示装置中仅包括一个光源子模块，实际上，一个全息波导显示装置中可以包括多个光源子模块，光源子模块的实际位置可以根据需求预先设定。

[0036]光机模块发出的光线随后到达第一体全息光学器件处，上述第一体全息光学器件(Volume Holographic Optical Elements，VHOE)用于将光机模块发出的光线导入光波导，该第一体全息光学器件也可以采用耦合入VHOE。而第二体全息光学器件用于将光波导中的光导出至装置外界，该第二体全息光学器件也可以采用耦合出VHOE。下面，假设第一体全息光学器件采用耦合入VHOE，第二体全息光学器件采用耦合出VHOE，对本申请提供的装置进行详细说明。

[0037]为了进一步说明本申请实施例，图4示出了光线传播路径的示意图。光线由光源子模块32发出，光源子模块32发出的光经过投影子模块31后，入射到耦合入VHOE上。实际上，VHOE的种类很多，在本实施例中提供的耦合入VHOE和耦合出VHOE可以是反射式体全息光栅，根据实际需求，耦合入VHOE和耦合出VHOE可以选用透射式体全息光栅，或者是其他类型的VHOE。如采用渐变式光栅或者包含一定的光焦度，甚至可以将投影子模块的至少部分功能集合进来。另外，在一个全息波导模块中可以包括多个耦合入VHOE或多个耦合出VHOE，多个耦合入VHOE或多个耦合出VHOE的类型可以相同或不同。

[0038]上述耦合入VHOE把光机模块发出的至少一部分光耦合入光波导中，并使其中的至少一部分光在光波导中以全反射的形式向耦合出VHOE的方向传播。由于不同角度的入射光的衍射角不同，且不同波长的光的衍射角也不同。这些光在光波导中经过不同次的反射后，到达耦合出VHOE，耦合出VHOE将其中一部分光衍射，改变光线传播的角度，使光线不再满足全反射条件，从而将这些光导出至装置外界，射入人眼处，使用户看到虚拟画面。[0039]对于同一个光栅来说，当入射光的波长和入射角满足特定关系时，即能满足布拉格条件。具体的，θ为入射角，λ为波长，Λ为光栅周期，n为全息记录材料平均折射率，当满足2Λ·cos(θ)＝λ/n时，即满足上述布拉格条件。[0040]对于某一特定波段的光，当满足布拉格条件时，波段中每一波长与一个入射角一一对应。满足布拉格条件的入射角的角度范围值为布拉格角度带宽(Bragg Angular Bandwidth，BAB)。当光机模块发射出的光线的光谱带宽较宽时，能满足布拉格条件的入射角也有一个较大的范围，因此，装置整体能具有较大的BAB。[0041]下面举例说明上述布拉格条件，图5示出了两个不同波长的光线在不同角度满足

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VHOE的布拉格条件的示意图。[0042]图中具有第一波长λθ入射点1的光线301以第一角度1入射到VHOE的一个面302上，为A，被第一个面302反射的光线为第一反射光线303。301穿过302，入射到第二个面304上，入射点为B，被反射得到第二反射光线305，光线305交光线302于C点，由C点向光线303做垂线，垂足为D点。则光线303和光线305的光程差为L1＝AB+BC-AD。光线302和光线304之间的距离为光栅的周期d。由几何关系可知，L1＝2·d·cos(θ当L1＝m·λ其中m为整数，满1)，1时，足布拉格条件，此时VHOE对301的衍射效率最高。[0043]同理，具有第二波长λθ入射点2的光线306以第二角度2入射到VHOE的一个面302上，为A，被第一个面302反射的光线为第三反射光线307。光线306穿过面302，入射到第二个面304上，入射点为E，被反射得到第四反射光线308，光线308交光线302于F点，由F点向光线307做垂线，垂足为G点。则光线307和光线308的光程差为L2＝AE+EF-AG。由几何关系可知，L2＝2·d·cos(θ当L2＝n·λ其中n为整数，满足布拉格条件，此时VHOE对光线306的衍2)，2时，射效率最高。

[0044]通过上述内容可知，本申请提供的装置中的光机模块射出的光线的光谱带宽较宽，进而使得装置整体具有较大的BAB。下面，结合图6说明BAB与FOV的关系。图6示出了预设波段的衍射效率曲线图，图中纵坐标为衍射效率，横坐标为入射角度，λλλ1，2，3分别为该波段内的最小波长、中心波长与最大波长，对某一VHOE，λλλθθ1，2，3对应的布拉格角分别为1，2，θ该VHOE对λλλ3。1，2，3的衍射效率曲线随入射角度的变化如图6中曲线所示。

[0045]当本申请提供的装置的光机模块射出的光线的波段为上述预设波段时，本申请提供的装置整体的FOV为：FOV＝BAB+1/2DABm+1/2DABo。由于本申请提供的装置的光机模块射出的光线本身具有光谱宽度较宽的特点，所以本申请装置具有较大的BAB，进而保证装置整体具有较大的FOV。

[0046]基于上述实施例提供的装置，较优的，参见图1，所述至少一个第一体全息光学器件121和所述至少一个第二体全息光学器件122分别与所述光波导123的第一侧相接触；[0047]所述光机模块11位于所述光波导的第二侧。[0048]如图1所示，光波导的第一侧为图中示出的光波导上侧，光波导的第二侧为图中示出的光波导下侧。

[0049]基于上述实施例提供的装置，较优的，如图7所示，所述光源子模块包括：[0050]方棒707；

[0051]设置于所述方棒707一端的导入透镜706；[0052]设置于所述方棒707另一端的导出透镜708；

[0053]设置于所述导入透镜706的远离所述方棒707所在一侧的发光二极管组705。[0054]在本实例中，发光二极管组包括4个LED，分别为LED701、LED702、LED703、LED704。其中至少有两个LED具有不同的中心波长，使得至少两个LED存在光谱能量值相等且大于零的波长，且所述至少两个发光二极管的中心波长不同。图中712为光源子模块的光轴。上述导入透镜706具体可以是单一透镜也可以是透镜组，在本实例中，该导入透镜706为菲涅尔透镜，上述发光二极管组发出的光线通过上述导入透镜706导入至方棒707的前端面710处，使光线从前端面710进入方棒707并在方棒707内多次反射，在方棒后端面711处形成均匀的光强分布。导出透镜708能将上述后端面711处的光线导出并成像到图像生成器709上，这里

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的709可以为透射式器件，比如LCD。另外，如在导出透镜708中加入偏振分束镜并根据实际需求进行一些设计，上述图像生成器709也可以为反射式器件，如LCOS或DLP。[0055]基于上述实施例提供的装置，较优的，所述发光二极管组包括M行M列阵列排布的多个发光二极管，所述M为大于1的整数。[0056]如图7所示，本实例中发光二极管组包含2行2列阵列排布的4个LED。本申请提供的装置能使发光二极管组发出的光线整体亮度均匀，进而使光源子模块出射的光线亮度均匀，提高装置整体的亮度均匀度。

[0057]基于上述实施例提供的装置，较优的，上述至少两个发光二极管的最大光谱能量值的差值符合预设光谱能量差值标准。

[0058]图8示出了LED在正常工作情况下的光谱能量值示意图，图中横坐标为波长，单位为纳米，纵坐标为归一化光谱能量。

[0059]如果光机模块中仅包含一个LED，或者包含多个中心波长相同的LED，则会使得光机模块发出的光的光谱能量曲线如图中曲线81所示。[0060]为了提高光源子模块发出的光线的均匀度，光源子模块中的至少两个发光二极管的最大光谱能量值的差值不宜过大。参见图8，本实例中光源子模块中包括的两个LED的光谱能量曲线分别如图8中曲线82和曲线83所示，这两个LED的光谱能量曲线相交于N点，在N点处这两个LED的光谱能量值相等且N点的纵坐标大于0.。曲线82的峰值为0.8，曲线83的峰值为1，本实例中这两个LED的最大光谱能量值的差值为0.2。

[0061]上述预设光谱能量差值标准例如可以为光源子模块中的上述两个LED的最大光谱能量值的差值小于预设标准值，该预设标准值可以是相对数值也可以是绝对数值。在本实施例中，图8中示出的是归一化光谱能量曲线，其中，归一化的标准可以是光源子模块中光谱能量曲线峰值最大的LED的光谱能量曲线峰值。以图8中示出的曲线82所对应的LED和曲线83所对应的LED为例，曲线83的峰值大于曲线82的峰值，则以曲线83的峰值为基准进行归一化。即将曲线83的峰值定为1，将曲线82的峰值相对于曲线83的峰值的相对值定为曲线82的峰值。

[0062]在实际应用过程中，也可以直接将LED的光谱能量值作为纵坐标，根据不同LED的实际光谱能量曲线峰值的差值确定上述两个LED的最大光谱能量值的差值是否符合预设光谱能量差值标准。[0063]例如，预设光谱能量差值标准为两个LED的归一化最大光谱能量差值不大于0.4。则图8中示出的曲线82所对应的LED与曲线83所对应的LED的归一化最大光谱能量差值为0.2，由于0.2不大于0.4，所以图8中示出的曲线82所对应的LED与曲线83所对应的LED符合需求。

[00]曲线82所对应的LED与曲线83所对应的LED发出的光的总光谱能量曲线如图8中曲线84所示。对比曲线84和曲线81可知，曲线84的光谱带宽比曲线81的光谱带宽更宽，因此，本申请提供的装置中的光源子模块可以发出光谱带宽较宽的光线，进而使得装置整体具有较大的FOV。

[0065]基于上述实施例提供的装置，较优的，所述预设光谱能量差值标准包括：

[0066]第一发光二极管的最大光谱能量值和第二发光二极管的最大光谱能量值的较大值与预设光谱能量比值的乘积，大于所述第一发光二极管的最大光谱能量值与所述第二发

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光二极管的最大光谱能量值的差值的绝对值。[0067]参见图8，假设第一发光二极管的归一化光谱能量曲线如图中曲线82所示，第二发光二极管的归一化光谱能量曲线如图中曲线83所示。对比曲线82的峰值和曲线83的峰值可知，曲线83的峰值较大。即第一发光二极管和第二发光二极管相比，最大光谱能量值较大的是第二发光二极管的最大光谱能量值。假设预设光谱能量比值为0.5，曲线83的峰值为1，则第二发光二极管的最大光谱能量值与预设光谱能量比值的乘积为0.5。[0068]另外，根据曲线82的峰值和曲线83的峰值可知，第一发光二极管的最大光谱能量值(0.8)与所述第二发光二极管的最大光谱能量值(1)的差值的绝对值为0.2。由于0.5大于0.2，因此图8中示出的曲线82所对应的LED与曲线83所对应的LED满足上述需求。[0069]本申请提供的装置中，光源子模块中的上述两个LED的光谱能量值的最大值的差值较小，这使得光源子模块发出的总光线的光谱带宽较宽，因此，本申请提供的装置整体具有较大的FOV。

[0070]基于上述实施例提供的装置，较优的，所述预设光谱能量比值大于或等于40％且小于或等于60％。例如，上述预设光谱能量比值可以为50％。本申请提供的实施例能使光源子模块中的多个LED的光谱能量值的最大值的差值较小，进而保证光源子模块发出的总光线的光谱带宽较宽，从而使装置整体具有较大的FOV。[0071]基于上述实施例提供的装置，较优的，每个所述发光二极管的中心波长不同。[0072]在本申请实施例中，上述光源子模块中可以包括多个LED，其中每个LED的中心波长均不同，这使得光源子模块发出的光线的光谱带宽较宽，从而使装置整体具有较大的FOV。

[0073]基于上述实施例提供的装置，较优的，每个所述发光二极管的最大光谱能量值相等。

[0074]实际上，当光源子模块中多个LED的最大光谱能量值相等时，光源子模块发出的光线的光谱带宽较宽。当光源子模块中多个LED的最大光谱能量值不同时，针对于最大光谱能量值较大的LED，可以通过降低工作电压和/或降低工作电流的方式对该LED的最大光谱能量值进行调整，使光源子模块中多个LED的最大光谱能量值相等。另外，还可以通过脉冲宽度调制(Pulse width modulation，PWM)对LED的最大光谱能量值进行调整。具体的，可以通过改变脉冲宽度或占空比的方式进行调节。本申请提供的实施例能进一步提高光源子模块发出的光线的光谱均匀性，从而提高装置整体的光谱均匀性，优化显示效果。[0075]除了上述实施例所述的效果以外，本申请提供的装置还能在增大FOV的基础上，降低生产成本、降低生产难度，下面结合附图进行详细说明：[0076]图9示出了为了达到同等的布拉格衍射效率，VHOE的厚度和折射率调制度的关系曲线，其中横坐标为全息材料厚度，即VHOE厚度，单位为微米，纵坐标为VHOE的折射率调制度。具体的，图9中给出了布拉格衍射效率在0.3、0.5和0.8时，折射率调制度与厚度的关系曲线。根据Kogelnik理论，当入射光满足布拉格条件时，VHOE对其衍射效率最高。此衍射效率的值与VHOE的厚度以及VHOE的折射率调制度有关，厚度越大，衍射效率越高，折射率调制度越大，衍射效率也越高。[0077]如图9所示，当厚度较大时，折射率调制度就可以取一个相对较小的值。一般来说，折射率调制度越小，全息记录材料越容易制作，工艺难度越低。另外一方面，由于全息记录

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材料的厚度一般在几个微米的量级，厚度的控制，以及均匀性的控制对生产厂家来说是一个较大的挑战。而从图9中可以看到，当厚度较大时，衍射效率对厚度的变化的敏感性大幅降低，因此对生产工艺的要求也大幅降低。[0078]参见图6及相关描述可知，本装置整体具有较大的BAB，所以即便缩窄DAB也能保证整体FOV的宽度。因此，至少可以从全息记录材料的厚度和折射率调制度这两方面降低VHOE的生产工艺难度。所以，本申请提供的装置有利于降低成本，扩大产能。[0079]除了上述实施例提供的装置以外，还可以通过对VHOE进行区域切分和调制的方式，对装置整体的显示效果进行优化。图10示出了耦合出VHOE的衍射效率与出射次数的关系曲线。当光线通过耦合入VHOE进入光波导之后，会在光波导内发生多次全反射，直至被耦合出VHOE导出至装置外界。[0080]实际上，由于衍射效率通常不是100％，耦合出VHOE往往每次只能将一部分在光波导中传播的且到达耦合出VHOE的光线导出至装置外界，另一部分则以原来的角度继续在波导中传播。这部分的光后面还会再次传播到耦合出VHOE，并被耦合出部分能量。随着到达耦合出VHOE次数的增加，能量会越来越低。如果光线通过耦合入VHOE进入光波导传播至耦合出VHOE时，就被耦合出VHOE导出至外界，则耦合出射次数为1。如果光线通过耦合入VHOE进入光波导传播至耦合出VHOE时，没能被耦合出VHOE导出至外界，继续在光波导内传播，第二次传播至耦合出VHOE时，被耦合出VHOE导出至外界时，耦合出射次数为2，以此类推。[0081]参见图10，在越靠前的出射次数，在波导内传播的光的强度越强，因此，需要的衍射效率也越低。而到了靠后的出射次数，在光波导中传播的光本身强度就已经比较低了，为了还维持之前的出射光强度，需要更高的衍射效率。

[0082]衍射效率的大小可以通过对全息材料折射率调制度的改变来实现，而全息材料折射率调制度的改变可以通过在记录全息光栅时，曝光量的多少来控制。对于在光波导内以不同角度传播的光线，相同的出射次数对应的在VHOE上的位置是不同的。反之，对于VHOE上的同一位置，对于不同角度的光来说，出射次数不同。为了对所有角度的光达到总体最优，可以通过对光栅上的位置进行切分的方式，对所有角度的光线进行全局优化。[0083]本申请提供的装置的VHOE经过切分与优化，对各个角度的光线的衍射效率不同，使装置整体的出射光线亮度稳定，具有较好的显示效果。[0084]本申请实施例提供的装置包括多个LED，使用一组耦合入VHOE和耦合出VHOE即可实现较大的FOV以及较高的亮度均匀性。而且，由于光机模块发出的光线具有较大的光谱宽度，这使得装置整体具有较大的FOV，进而对于单波长的角度带宽的要求很低，因此可以使用厚度较大的体全息记录材料，这降低了对厚度控制精度的要求，有利于降低制作体全息记录材料的工艺难度和成本。另外，由于厚度较大，为了保证达到一定的衍射效率所需求的折射率调制度也下降，使得材料、配方等方面有了更多的选择，进一步降低了工艺难度和成本。另外，本装置光机模块发出的光线具有均匀的光谱，有利于提高装置整体的亮度均匀度。

[0085]需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该

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要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。[0086]通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述的方法。[0087]上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

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图1

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图9

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