[发明专利]一种体全息光学元件及其制作方法、抬头显示器

说明书

本发明提供一种体全息光学元件及其制作方法、抬头显示器，该抬头显示器包括图像生成单元、波导、体全息光学元件和挡风玻璃；图像生成单元设于波导的耦入侧，体全息光学元件设于波导的耦出侧，挡风玻璃设于体全息光学元件的衍射方向上；其中，图像生成单元用于生成带有图像信息的第一光束，并输出第一光束至波导的耦入侧；波导用于耦入第一光束，并耦出第一光束至体全息光学元件；体全息光学元件用于反向衍射第一光束，使第一光束透过波导射至挡风玻璃；挡风玻璃用于反射第一光束至人眼；在该抬头显示器中，体全息光学元件记录了优化的波前，通过体全息光学元件对第一光束进行整形，校正平行光束经挡风玻璃反射产生的像差，提高图像显示质量。

技术领域

本发明实施例涉及光学显示技术领域，特别涉及一种体全息光学元件及其制作方法、抬头显示器。

背景技术

抬头显示(Head Up Display，HUD)是新一代智能驾仓中最为关键的显示系统，能够为驾驶员提供仪表盘信息、道路引导信息等，避免驾驶员行驶过程中低头观看仪表盘，降低驾驶风险，提升驾驶体验。

目前，在一种紧凑型抬头显示器中，包括图像生成单元(Picture GenerationUnit，PGU)、波导和挡风玻璃，在该抬头显示器中，通过波导作为耦合器件，将PGU的光耦入波导，光线在波导内全反射后到耦出端，光线经波导扩瞳耦出至挡风玻璃，可以大大降低系统体积。但由于采用波导，需要耦入光为平行光束，此时波导耦出光也为平行光束。由于汽车挡风玻璃为曲面结构，耦出的平行光束经挡风玻璃反射后，会产生像差，从而降低了图像显示质量。

发明内容

本发明实施例提供一种体全息光学元件及其制作方法、抬头显示器，能对基于波导的抬头显示器中、由挡风玻璃导致的像差进行校正，提高图像显示质量，并且能使抬头显示器的结构紧凑，从而减小抬头显示器的体积。

第一方面，本发明实施方式采用的一个技术方案是提供一种抬头显示器，该抬头显示器包括：图像生成单元、波导、自由曲面反射镜和挡风玻璃；所述图像生成单元设于所述波导的耦入侧，所述自由曲面反射镜设于所述波导的耦出侧，所述挡风玻璃设于所述自由曲面反射镜的反射方向上；其中，所述图像生成单元用于生成带有图像信息的第一光束，并输出所述第一光束至所述波导的耦入侧；所述波导用于耦入所述第一光束，并耦出所述第一光束至所述自由曲面反射镜；所述自由曲面反射镜用于反射所述第一光束，使所述第一光束透过所述波导射至所述挡风玻璃；所述挡风玻璃用于反射所述第一光束至人眼；所述自由曲面反射镜的反射面呈自由曲面，所述自由曲面反射镜用于校正平行光束经所述挡风玻璃反射产生的图像像差，使经所述挡风玻璃反射后的第一光束为平行光束。

在其中一些实施例中，所述波导为阵列光波导、浮雕光栅光波导和体全息光栅光波导的其中一种；且所述波导为一维扩瞳光波导或二维扩瞳光波导。

第二方面，本发明实施例提供一种体全息光学元件的制作方法，该制作方法包括：提供一自由曲面反射镜、一全息干板以及一第二光束，其中，所述自由曲面反射镜的反射面呈自由曲面，所述自由曲面反射镜用于校正平行光束经挡风玻璃反射产生的图像像差，使平行光束经所述自由曲面反射镜、所述挡风玻璃反射后仍为平行光束；

控制所述第二光束透射至所述全息干板，使所述第二光束经所述全息干板透射至所述自由曲面反射镜、并经所述自由曲面反射镜反射至所述全息干板，从而所述第二光束透射至所述全息干板的部分与所述第二光束经所述自由曲面反射棱镜反射至所述全息干板的部分对所述全息干板进行干涉曝光、使所述全息干板记录经所述自由曲面反射镜反射的所述第二光束位于所述全息干板所在平面的波前，得到所述体全息光学元件。

在其中一些实施例中，所述全息干板包括基底和感光材料层；所述感光材料层贴设于所述基底，所述感光材料层靠近所述自由曲面反射镜设置。

在其中一些实施例中，所述第二光束为激光滤波扩束准直后形成的平行光束，其中，所述平行光束为单色平行光束，或者，所述平行光束为由红色平行光束、绿色平行光束和蓝色平行光束组合形成的三色平行光束。