專利名稱：基于體積全息原理的大面積相干光背光模組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于空間光調(diào)制器的全息三維顯示技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種基于反射式體積全息原理的大面積相干光背光模組
背景技術(shù)：
全息三維顯示由于能夠完全重現(xiàn)場(chǎng)景的深度信息，從而實(shí)現(xiàn)真三維顯示，被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)三維顯示的最佳方案。目前能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)全息三維顯示的系統(tǒng)，大多依賴于空間光調(diào)制器對(duì)入射的光場(chǎng)加載信息，從而實(shí)現(xiàn)所需顯示場(chǎng)景的三維再現(xiàn)。作為全息三維顯示，其所需的光源有別于傳統(tǒng)的二維顯示系統(tǒng)，需要使用相干光源才能利用空間光調(diào)制器加載信息，而傳統(tǒng)的二維顯示系統(tǒng)中的背光模組包括散射板等器件都會(huì)使得出射光場(chǎng)變?yōu)榉窍喔晒鈭?chǎng)，不能為空間光調(diào)制器利用。 而在現(xiàn)有的動(dòng)態(tài)全息三維顯示系統(tǒng)中，背光模組部分大多使用擴(kuò)束鏡，小孔等器件將小口徑激光源擴(kuò)束為大面積的相干背光源，進(jìn)而為空間光調(diào)制器利用對(duì)入射的大面積相干光場(chǎng)加載信息。背光模組中所使用的擴(kuò)束鏡，小孔等器件都需要相當(dāng)?shù)墓獬滩拍軐?shí)現(xiàn)擴(kuò)束的作用，雖然有光程折疊等方案能夠減少背光模組所占空間，但是其空間利用率都不太理想，不能實(shí)現(xiàn)大面積，輕薄的背光模組，進(jìn)而使得整個(gè)動(dòng)態(tài)全息三維顯示系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)平板化。例如申請(qǐng)?zhí)枮镃N200710167773. 9的發(fā)明專利就是針對(duì)IXD的背光模組，若將LED發(fā)光模組替換成激光光源，其中的散射板等器件都會(huì)使得出射光場(chǎng)變?yōu)榉窍喔晒鈭?chǎng)，申請(qǐng)?zhí)枮閁S4580879的發(fā)明專利使用棱鏡組合來(lái)實(shí)現(xiàn)激光的擴(kuò)束，但是這類系統(tǒng)需要相當(dāng)?shù)墓獬毯涂臻g才能發(fā)揮作用，難以實(shí)現(xiàn)平板化背光。因此，提供一種既能夠滿足基于空間光調(diào)制器全息三維顯示對(duì)光源相干性的要求，又具有緊湊，輕薄的結(jié)構(gòu)易于實(shí)現(xiàn)平板化的背光模組實(shí)屬必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，即傳統(tǒng)二維顯示系統(tǒng)中的背光模組不能提供大面積的相干光源，而現(xiàn)有的動(dòng)態(tài)全息三維顯示系統(tǒng)中的擴(kuò)束鏡等器件難以實(shí)現(xiàn)平板化的問(wèn)題。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出基于體積全息原理的大面積相干光背光模組，包括全息面板，散射板和吸收層，散射板固定在全息面板的側(cè)面，吸收層位于全息面板下方，激光器發(fā)出的光束經(jīng)過(guò)散射板的散射，反射被導(dǎo)向全息面板，然后通過(guò)全息面板的衍射，整形為所需的波面，形成大面積的相干背光源，同時(shí)未被全息面板衍射整形的透射光被吸收層吸收。上述散射板由硬質(zhì)透明光學(xué)材料制成，且具有保偏功能，非出光面的側(cè)壁鍍有反射層防止光線溢出。上述全息面板依據(jù)反射式體積全息原理制作，在曝光制備過(guò)程中，將激光器出射的光束分束后，一路饋入散射板經(jīng)過(guò)散射板的散射，反射后作為參考光從頂部投射至全息面板，另一路經(jīng)過(guò)擴(kuò)束整形后作為物光從底部投射至全息面板，由全息面板記錄兩路光束的干涉圖樣，經(jīng)過(guò)處理后得到反射式的體積全息圖。當(dāng)使用激光器照射散射板時(shí)，經(jīng)過(guò)散射板散射，反射的參考光投射到全息面板上，由于全息面板的衍射將重構(gòu)從底部投射的擴(kuò)束整形過(guò)的物光光場(chǎng)，從而得到大面積的相干背光源。上述的吸收層主要由吸光材料構(gòu)成，能夠吸收未被全息面板衍射的直透光，防止這些散射光再次進(jìn)入出射方向，影響背光源質(zhì)量。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
1.經(jīng)過(guò)優(yōu)化散射板的設(shè)計(jì)可以得到任意尺寸的大面積光源
2.即使全息面板的衍射效率達(dá)不到100%，未衍射的直透項(xiàng)也會(huì)透射，被吸收層吸收，防止對(duì)背光源的性能造成影響
3.通過(guò)擴(kuò)散板得到大面積光源，結(jié)構(gòu)緊湊，能夠使整個(gè)背光模組平板化?！?.得到的光源不再是擴(kuò)展光源，適用于基于空間光調(diào)制器的全息顯示


圖I是實(shí)施例的側(cè)視結(jié)構(gòu)圖 圖2是實(shí)施例的工作示意圖 圖3是實(shí)施例的全息面板制備原理不意圖
具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合實(shí)施例與附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明
如圖I所示，背光模組由全息面板1，吸收層2和散射板3構(gòu)成。其中散射板3固定在全息面板I的側(cè)面，吸收層2位于全息面板I下方。如圖2所示，當(dāng)背光模組工作時(shí)，激光器發(fā)出的光束經(jīng)過(guò)散射板3的散射，反射被導(dǎo)向全息面板1，然后通過(guò)全息面板I的衍射，整形為所需的波面，形成大面積的相干背光源，同時(shí)未被全息面板衍射整形的透射光被吸收層2吸收。如圖3所示，在全息面板的曝光制備過(guò)程中，激光器出射的光束10經(jīng)過(guò)分束棱鏡6分束后，一路入射光4饋入散射板3經(jīng)過(guò)散射板3的散射，反射后從頂部投射至全息面板I形成入?yún)⒖脊猓硪宦啡肷涔?經(jīng)過(guò)反射鏡7，透鏡8，透鏡9的擴(kuò)束整形后從底部投射至全息面板形成物光，由全息面板記錄入射光4和入射光5的干涉圖樣，經(jīng)過(guò)處理后得到反射式的體積全息圖。當(dāng)使用激光器照射散射板時(shí)，經(jīng)過(guò)散射板散射，反射的形成與入射光4相同的光場(chǎng)在投射到全息面板上，由于全息面板的衍射將重構(gòu)入射光5的光場(chǎng)形成擴(kuò)束整形過(guò)的光場(chǎng)，從而得到大面積的相干背光源。當(dāng)然，以上描述并非是對(duì)本發(fā)明的限制，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只能局限于以上描述內(nèi)容。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，提出的變化、改型、添加或者替換，都屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于體積全息原理的大面積相干光背光模組，其特征在于該系統(tǒng)包括將入射激光散射，反射的散射板，將散射板出射的光場(chǎng)衍射整形成為相干光場(chǎng)的全息面板，和吸收未被全息面板衍射的直透光的吸收層。
2.如權(quán)利要求I所述的基于體積全息原理的大面積相干光背光模組，其特征在于所述的散射板由硬質(zhì)透明光學(xué)材料制成，且具有保偏功能，非出光面的側(cè)壁鍍有反射層。
3.如權(quán)利要求I所述的基于體積全息原理的大面積相干光背光模組，其特征在于所述的全息面板依據(jù)反射式體積全息原理制作，在曝光制備過(guò)程中，將激光器出射的光束分束后，一路饋入散射板經(jīng)過(guò)散射板的散射，反射后從頂部投射至全息面板，另一路經(jīng)過(guò)擴(kuò)束整形后從底部投射至全息面板，由全息面板記錄兩路光束的干涉圖樣，經(jīng)過(guò)處理后得到反射式的體積全息圖。
4.如權(quán)利要求I所述的基于體積全息原理的大面積相干光背光模組，其特征在于所述吸收層主要由吸光材料構(gòu)成，能夠吸收未被全息面板衍射的直透光。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于空間光調(diào)制器的全息三維顯示技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種基于體積全息原理的大面積相干光背光模組。該裝置同時(shí)考慮了基于空間光調(diào)制器的全息三維顯示對(duì)光源相干性的要求，和整個(gè)三維顯示系統(tǒng)平板化大面積背光的要求，利用散射板實(shí)現(xiàn)激光入射光的大面積投射，進(jìn)而利用反射式體積全息的原理，將散射板投射出的大面積擴(kuò)展光源整形成為大面積的相干光源。該裝置不僅能夠?yàn)榛诳臻g光調(diào)制器的全息三維顯示系統(tǒng)提供大面積的相干光源，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，緊湊，宜于實(shí)現(xiàn)整個(gè)全息三維顯示系統(tǒng)的平板化。
文檔編號(hào)G03H1/12GK102955256SQ20121038944
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月15日
發(fā)明者熊源, 蘇翼凱, 陳超平, 李瀟, 何正紅 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)