全息信息記錄和再現(xiàn)裝置和方法、顯示設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及顯示技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種全息信息記錄裝置、全息信息再現(xiàn)裝置、全息信息記錄和再現(xiàn)方法、以及顯示設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]基于全息信息的立體顯示越來(lái)越受到關(guān)注。在全息信息的記錄過(guò)程中，沿不同路徑傳播的兩個(gè)激光束，即參考光束和物光束，相互干涉形成光學(xué)干涉圖案。該光學(xué)干涉圖樣引起感光記錄介質(zhì)中的化學(xué)或物理變化，使得與待再現(xiàn)物體有關(guān)的信息被記錄在記錄介質(zhì)中。在全息信息的再現(xiàn)過(guò)程中，與用于記錄的參考光束相似的參考光束照射到記錄介質(zhì)，使得記錄介質(zhì)中的光學(xué)干涉圖樣對(duì)參考光束進(jìn)行衍射以再現(xiàn)物光束，從而再現(xiàn)信息。
[0003]圖1為一種全息信息記錄和再現(xiàn)裝置的示意圖。如圖1所示，諸如激光器的光源10發(fā)出源光束11，該源光束11被分束器20分成參考光束21和物光束22。參考光束21經(jīng)反射鏡30反射之后的參考光束31照射到光折變晶體40上。另外，物光束22照射到待再現(xiàn)物體70上之后發(fā)生漫反射，并且經(jīng)過(guò)漫反射的物光束72照射到光折變晶體40上。參考光束31和物光束72疊加產(chǎn)生干涉，使得與待再現(xiàn)物體70有關(guān)的信息被光折變晶體40記錄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在提供一種改進(jìn)的全息信息記錄和再現(xiàn)裝置和方法、顯示設(shè)備。
[0005]在第一方面，提供了一種全息信息記錄裝置，包括光源和記錄介質(zhì)，該光源布置成提供參考光束和物光束，該全息信息記錄裝置還包括電光調(diào)節(jié)元件，其中該電光調(diào)節(jié)元件布置在待再現(xiàn)物體和該記錄介質(zhì)之間的光路上，接收從該待再現(xiàn)物體散射的該物光束，并且調(diào)節(jié)該物光束的出射方向和焦距以照射該記錄介質(zhì)；以及其中該記錄介質(zhì)布置成接收來(lái)自該光源的該參考光束和經(jīng)該電光調(diào)節(jié)元件調(diào)節(jié)的該物光束，并且該參考光束和該物光束在該記錄介質(zhì)中形成與該待再現(xiàn)物體有關(guān)的信息。在施加的電信號(hào)例如電壓變化時(shí)，該電光調(diào)節(jié)元件的折射率發(fā)生變化，從而使入射光束從其透射之后的方向和焦距發(fā)生變化。根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)采用電光調(diào)節(jié)元件調(diào)節(jié)物光束的出射方向和焦距實(shí)現(xiàn)全息信息的記錄，使得不需要旋轉(zhuǎn)記錄介質(zhì)以記錄全息信息。這簡(jiǎn)化了記錄過(guò)程并且提高了記錄的可靠性。此夕卜，由于不需要提供在記錄過(guò)程中使記錄介質(zhì)旋轉(zhuǎn)的致動(dòng)裝置，該全息信息記錄裝置中的部件數(shù)目減少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化并且成本降低。再者，由于記錄介質(zhì)不需要旋轉(zhuǎn)，因此可以防止由于旋轉(zhuǎn)記錄介質(zhì)進(jìn)行記錄時(shí)引起的串?dāng)_。
[0006]例如，該全息信息記錄裝置還包括光束分離元件，其中該光束分離元件布置成將該光源發(fā)射的源光束分離成該參考光束和該物光束。該光束分離元件可以是分光棱鏡、偏振分束器等。該分光棱鏡可以將源光束按照一定比例分成一定夾角的反射光束和透射光束。示例性地，該分光棱鏡可以將源光束按照1:1的比例分離成該參考光束和該物光束，其中該參考光束為透射光束，該物光束為反射光束。該光束分離元件還可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉的其它光學(xué)元件，只要其可以對(duì)源光束分束即可，本發(fā)明對(duì)此不作限定。
[0007]例如，該全息信息記錄裝置還包括至少一個(gè)光束偏轉(zhuǎn)元件，其中該光束偏轉(zhuǎn)元件布置成將該參考光束偏轉(zhuǎn)到該記錄介質(zhì)以及將該物光束偏轉(zhuǎn)到該待再現(xiàn)物體。該光束偏轉(zhuǎn)元件可以是反射鏡、全反射棱鏡等。通過(guò)在全息信息記錄裝置中提供該光束偏轉(zhuǎn)元件，光路的設(shè)計(jì)自由度可以顯著提高。該光束偏轉(zhuǎn)元件還可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉的其它光學(xué)元件，只要其可以對(duì)光束偏轉(zhuǎn)即可，本發(fā)明對(duì)此不作限定。
[0008]例如，該全息信息記錄裝置還包括光束擴(kuò)展元件，其中該光束擴(kuò)展元件布置在該光源和該光束分離元件之間的光路上，接收該光源發(fā)射的源光束，并且將該源光束擴(kuò)束準(zhǔn)直后照射該光束分離元件。該光束擴(kuò)展元件可以擴(kuò)展源光束的直徑，并且可以減小源光束的發(fā)散角。該光束擴(kuò)展元件可以是開普勒型擴(kuò)束器、伽利略型擴(kuò)束器或者其它透鏡組合。該光束擴(kuò)展元件還可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉的其它光學(xué)元件，只要其可以對(duì)光源發(fā)射的源光束進(jìn)行擴(kuò)束準(zhǔn)直即可，本發(fā)明對(duì)此不作限定。
[0009]例如，該全息信息記錄裝置還包括光束聚集元件，其中該光束聚集元件布置在該待再現(xiàn)物體的上游，并且將物光束會(huì)聚到該待再現(xiàn)物體。該光束聚集元件可以是諸如凸透鏡的光學(xué)元件，用于會(huì)聚物光束以提高其利用效率。該光束聚集元件還可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉的其它光學(xué)元件，只要其可以對(duì)物光束進(jìn)行會(huì)聚即可，本發(fā)明對(duì)此不作限定。
[0010]例如，該電光調(diào)節(jié)元件為液晶透鏡。普通光學(xué)透鏡由于依賴厚度、折射率與焦距單一，已經(jīng)不能滿足精細(xì)小型光學(xué)系統(tǒng)的要求。相比之下，液晶透鏡具有尺寸微小、厚度薄、易于集成、成像質(zhì)量好、響應(yīng)時(shí)間相對(duì)較快，焦距可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)。例如，液晶透鏡能夠在毫秒量級(jí)的響應(yīng)時(shí)間內(nèi)在電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)下實(shí)現(xiàn)光束的方向調(diào)節(jié)和焦距的變化功能。采用液晶透鏡作為電光調(diào)節(jié)元件以實(shí)現(xiàn)全息信息的記錄(和再現(xiàn))，與采用傳統(tǒng)光學(xué)元件相比具有顯著優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)光學(xué)元件通常需要多種光學(xué)元件用于分光、準(zhǔn)直、偏轉(zhuǎn)和會(huì)聚等，使得光路復(fù)雜，光路的調(diào)整復(fù)雜且耗時(shí)，系統(tǒng)部件數(shù)目多且體積龐大。采用諸如液晶透鏡的電光調(diào)節(jié)元件用于全息信息的記錄(和再現(xiàn))時(shí)，極大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的光路，使得光路調(diào)整簡(jiǎn)單。由于液晶透鏡的響應(yīng)速度快，因此可以實(shí)現(xiàn)快速的光束調(diào)節(jié)，從而快速地完成全息信息的記錄(和再現(xiàn))。液晶透鏡外形小巧且易于集成，這有利于提高全息信息記錄(和再現(xiàn))裝置的微型化和集成化。再者，與諸如透鏡、透鏡陣列或透鏡組合的傳統(tǒng)光學(xué)元件相比，液晶透鏡在價(jià)格上更具優(yōu)勢(shì)，這有利于液晶透鏡的廣泛應(yīng)用并且降低全息信息記錄(和再現(xiàn))裝置的成本。
[0011]例如，該記錄介質(zhì)為光折變晶體、光折變聚合物、光致聚合物和光致變色材料其中之一。該記錄介質(zhì)可以由能夠?qū)δ骋徊ㄩL(zhǎng)的光束做出相應(yīng)并且內(nèi)部折射率發(fā)生變化的任何全息記錄材料形成。
[0012]例如，該光源為激光器，并且該參考光束和該物光束為相干光束。采用激光器作為全息信息記錄裝置的光源，可以方便地提供彼此相干的參考光束和物光束，使得該參考光束和物光束相互干涉形成光學(xué)干涉圖案，從而在該記錄介質(zhì)中形成與該待再現(xiàn)物體有關(guān)的
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[0013]在第二方面，本發(fā)明提供了一種全息信息再現(xiàn)裝置，包括光源和記錄介質(zhì)，該光源布置成提供參考光束，并且該記錄介質(zhì)含有由物光束和該參考光束形成的與待再現(xiàn)物體有關(guān)的信息，該全息信息記錄裝置還包括電光調(diào)節(jié)元件，其中該記錄介質(zhì)布置成接收來(lái)自該光源的該參考光束，該參考光束與該記錄介質(zhì)中的信息相互作用以產(chǎn)生再現(xiàn)光束；以及其中該電光調(diào)節(jié)元件在光路中布置在該記錄介質(zhì)的下游，接收從該記錄介質(zhì)發(fā)射的該再現(xiàn)光束，并且調(diào)節(jié)該再現(xiàn)光束的出射方向和焦距以形成該待再現(xiàn)物體的全息像。根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)采用電光調(diào)節(jié)元件調(diào)節(jié)再現(xiàn)光束的出射方向和焦距實(shí)現(xiàn)全息信息的再現(xiàn)，使得不需要旋轉(zhuǎn)記錄介質(zhì)以再現(xiàn)全息信息。這簡(jiǎn)化了再現(xiàn)過(guò)程并且提高了再現(xiàn)的可靠性。此外，由于不需要提供在再現(xiàn)過(guò)程中使記錄介質(zhì)旋轉(zhuǎn)的致動(dòng)裝置，該全息信息再現(xiàn)裝置中的部件數(shù)目減少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化并且成本降低。再者，由于記錄介質(zhì)不需要旋轉(zhuǎn)，因此可以防止由于旋轉(zhuǎn)記錄介質(zhì)進(jìn)行再現(xiàn)時(shí)引起的串?dāng)_。
[0014]例如，該全息信息再現(xiàn)裝置還包括光束擴(kuò)展元件，其中該光束擴(kuò)展元件布置成接收該光源發(fā)射的源光束并且將該源光束擴(kuò)束準(zhǔn)直后照射該記錄介質(zhì)。該光束擴(kuò)展元件可以擴(kuò)展源光束的直徑，并且可以減小源光束的發(fā)散角。
[0015]例如，該電光調(diào)節(jié)元件為液晶透鏡。通過(guò)采用液晶透鏡作為電光調(diào)節(jié)元件，有利于全息信息再現(xiàn)裝置的小型化。
[0016]在第三方面，本發(fā)