本發(fā)明涉及定向散射成像,特別是涉及一種全息光學(xué)薄膜、制備方法、制備系統(tǒng)及其應(yīng)用的顯示系統(tǒng)。
背景技術(shù):
1、抬頭顯示系統(tǒng)(head-up-display,hud)技術(shù)在汽車領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛,旨在為駕駛員提供關(guān)鍵信息而無(wú)需其視線離開道路。
2、然而,傳統(tǒng)hud通過(guò)擋風(fēng)玻璃反射光線來(lái)生成虛像,根據(jù)幾何光學(xué)原理可知,材料的透射率與反射率之和小于100%。這意味著如果擋風(fēng)玻璃要保持良好的透明度(高透射率),則它的反射率就會(huì)相應(yīng)降低,從而導(dǎo)致顯示的信息亮度不足。現(xiàn)有技術(shù)中,為了補(bǔ)償這一點(diǎn),通常需要增加投影光源的亮度,從而增加了系統(tǒng)的功耗。因此,存在待改進(jìn)之處。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn),本發(fā)明的目的在于提供一種全息光學(xué)薄膜、制備方法、制備系統(tǒng)及其應(yīng)用的顯示系統(tǒng),用于解決現(xiàn)有技術(shù)中抬頭顯示系統(tǒng)的顯示信息亮度不足,功耗較高的技術(shù)問(wèn)題。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的,本發(fā)明提供一種全息光學(xué)薄膜,所述全息光學(xué)薄膜由參考光束和信號(hào)光束對(duì)全息感光膜材料進(jìn)行干涉曝光所制備形成,所述全息光學(xué)薄膜上的散射角成漸變關(guān)系;
3、其中,所述參考光束和所述信號(hào)光束由激光光束經(jīng)分束處理所形成,所述參考光束照射于所述全息感光膜材料的一側(cè),所述信號(hào)光束通過(guò)散射膜后照射于所述全息感光膜材料的另一側(cè)。
4、本發(fā)明還提供一種全息光學(xué)薄膜的制備方法,包括:
5、生成激光光束,并對(duì)所述激光光束進(jìn)行分束,生成參考光束和信號(hào)光束;
6、將所述參考光束反射至全息感光膜材料的一側(cè);
7、將散射膜貼合于所述全息感光膜材料的另一側(cè),并將所述信號(hào)光束反射至所述散射膜上;
8、通過(guò)所述信號(hào)光束穿過(guò)所述散射膜后與所述參考光束同時(shí)照射于所述全息感光膜材料上,以對(duì)所述全息感光膜材料進(jìn)行干涉曝光,形成全息光學(xué)薄膜。
9、本發(fā)明還提供一種全息光學(xué)薄膜的制備系統(tǒng),包括:
10、激光器,用于生成激光光束;
11、分束模塊,設(shè)于所述激光光束的傳播路徑上,其用于對(duì)所述激光光束進(jìn)行分束,生成參考光束和信號(hào)光束;
12、參考光模塊,設(shè)于所述參考光束的傳播路徑上,其用于將所述參考光束反射至全息感光膜材料的一側(cè);
13、散射膜,位于所述全息感光膜材料的另一側(cè);
14、信號(hào)光模塊,設(shè)于所述信號(hào)光束的傳播路徑上,用于將所述信號(hào)光束反射至所述散射膜上;
15、其中,所述信號(hào)光束穿過(guò)所述散射膜后與所述參考光束同時(shí)照射于所述全息感光膜材料上,以對(duì)所述全息感光膜材料進(jìn)行干涉曝光,形成全息光學(xué)薄膜。
16、于本發(fā)明的一實(shí)施例中,所述分束模塊包括:
17、第一半波片,位于所述激光光束的傳播路徑上,其用于調(diào)整所述激光光束的偏振方向;以及
18、偏振分束器,位于所述激光光束的傳播路徑上,其用于對(duì)調(diào)整后的所述激光光束進(jìn)行分束處理,生成所述參考光束和所述信號(hào)光束。
19、于本發(fā)明的一實(shí)施例中,所述參考光模塊包括:
20、第二半波片,位于所述參考光束的傳播路徑上,其調(diào)整所述參考光束的偏振方向;
21、第一擴(kuò)束器,用于對(duì)調(diào)整后的所述參考光束進(jìn)行擴(kuò)束處理;
22、第一準(zhǔn)直透鏡,用于對(duì)擴(kuò)束后的所述參考光束進(jìn)行準(zhǔn)直處理;
23、第一反射鏡,用于對(duì)準(zhǔn)直處理后的所述參考光束進(jìn)行反射,其中,反射后的所述參考光束的傳播路徑垂直于所述全息感光膜材料;以及
24、第一透鏡,用于對(duì)反射后的所述參考光束進(jìn)行發(fā)散并使其照射到所述全息感光膜材料上。
25、于本發(fā)明的一實(shí)施例中,所述信號(hào)光模塊包括:
26、第三半波片,位于所述信號(hào)光束的傳播路徑上,其調(diào)整所述信號(hào)光束的偏振方向;
27、第二擴(kuò)束器,用于對(duì)調(diào)整后的所述信號(hào)光束進(jìn)行擴(kuò)束處理;
28、第二準(zhǔn)直透鏡,用于對(duì)擴(kuò)束后的所述信號(hào)光束進(jìn)行準(zhǔn)直處理;
29、第二反射鏡,用于對(duì)準(zhǔn)直處理后的所述信號(hào)光束進(jìn)行反射;以及
30、第二透鏡,用于對(duì)反射后的所述信號(hào)光束進(jìn)行聚焦并使其照射到所述散射膜上。
31、于本發(fā)明的一實(shí)施例中,所述散射膜貼合于所述全息感光膜材料的另一側(cè),且所述散射膜上每一點(diǎn)的散射角與其位置相關(guān)。
32、于本發(fā)明的一實(shí)施例中,所述散射膜上每一點(diǎn)的散射角θi(xi)滿足以下公式:
33、
34、其中,xi表示所述散射膜上某一點(diǎn)到原點(diǎn)之間的距離,l表示原點(diǎn)到所述第二透鏡的焦平面之間的距離,d表示所述某一點(diǎn)在所述第二透鏡的焦平面上的散射范圍。
35、于本發(fā)明的一實(shí)施例中,所述散射膜平行于所述第二透鏡,且所述散射膜上每一點(diǎn)的散射角相同。
36、本發(fā)明還提供一種顯示系統(tǒng),包括:
37、投影成像器,用于產(chǎn)生實(shí)像光線;
38、光學(xué)組合器,用于對(duì)所述實(shí)像光線進(jìn)行定向散射成像,
39、其中,所述光學(xué)組合器為權(quán)利要求1所述的全息光學(xué)薄膜,或權(quán)利要求2方法制備的全息光學(xué)薄膜,或權(quán)利要求3-9任一系統(tǒng)制備的全息光學(xué)薄膜。
40、如上所述,本發(fā)明的全息光學(xué)薄膜、制備方法、制備系統(tǒng)及其應(yīng)用的顯示系統(tǒng),具有以下有益效果:本發(fā)明的全息光學(xué)薄膜具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單輕便、成本低廉的特點(diǎn),同時(shí)展現(xiàn)出優(yōu)異的顯示性能與光學(xué)透視效果,極大地促進(jìn)了hud技術(shù)在車載/機(jī)載設(shè)備、娛樂(lè)顯示和展覽等多個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用與發(fā)展。本發(fā)明采用的定向散射全息薄膜成像技術(shù),理論上實(shí)現(xiàn)了100%透射率與100%衍射效率。此外,由于圖像直接投影至擋風(fēng)玻璃上,使得整個(gè)光路設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)潔緊湊,進(jìn)一步縮小了系統(tǒng)的物理尺寸,為集成化安裝提供了便利條件。
1.一種全息光學(xué)薄膜,其特征在于,所述全息光學(xué)薄膜由參考光束和信號(hào)光束對(duì)全息感光膜材料進(jìn)行干涉曝光所制備形成,所述全息光學(xué)薄膜上的散射角成漸變關(guān)系;
2.一種全息光學(xué)薄膜的制備方法,其特征在于,用于制備權(quán)利要求1中所述的全息光學(xué)薄膜,所述制備方法包括:
3.一種全息光學(xué)薄膜的制備系統(tǒng),其特征在于,用于制備權(quán)利要求1中所述的全息光學(xué)薄膜,所述制備系統(tǒng)包括:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的全息光學(xué)薄膜的制備系統(tǒng),其特征在于,所述分束模塊包括:
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的全息光學(xué)薄膜的制備系統(tǒng),其特征在于,所述參考光模塊包括:
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的全息光學(xué)薄膜的制備系統(tǒng),其特征在于,所述信號(hào)光模塊包括:
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的全息光學(xué)薄膜的制備系統(tǒng),其特征在于,所述散射膜貼合于所述全息感光膜材料的另一側(cè),且所述散射膜上每一點(diǎn)的散射角與其位置相關(guān)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的全息光學(xué)薄膜的制備系統(tǒng),其特征在于,所述散射膜上每一點(diǎn)的散射角θi(xi)滿足以下公式:
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的全息光學(xué)薄膜的制備系統(tǒng),其特征在于,所述散射膜平行于所述第二透鏡,且所述散射膜上每一點(diǎn)的散射角相同。
10.一種顯示系統(tǒng),其特征在于,包括: