專利名稱：一種全息投影屏及其制作系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及光學，尤其涉及一種全息投影屏及其制作系統(tǒng)。
背景技術：
投影屏作為投影機圖像的物質載體在投影系統(tǒng)中所起的作用是至關重要的，投影屏猶如投影機表演的舞臺，再好的投影機沒有與之相匹配的高品質投影屏，也無法達到最佳表現效果，現有的投影屏顯示較為單調。

發(fā)明內容
本實用新型的目的在于提供一種顯示內容豐富的全息投影屏及其制作系統(tǒng)，以克服現有技術中的不足。
本實用新型所中的全息投影屏，包括屏幕體，其特征在于所述的屏幕體上附設全息透鏡陣列。
所述的全息透鏡以縱、橫方向均勻地排布于屏幕體上。
所述的全息透鏡以鄰接方式排布于屏幕體上。
所述的全息透鏡在屏幕體中的形狀為圓形或橢圓形。
所述的全息透鏡在屏幕體中的形狀為規(guī)則多邊形。
所述的全息透鏡可為透鏡組。
本實用新型中所采用的全息投影屏制作系統(tǒng)，至少包括計算機、激光器、照相快門、分束器、透鏡和光刻膠板和屏幕體，其中，所述的激光器發(fā)出激光光束，所述激光光束通過分束器分為兩路，一路獲取透鏡的物光，另一路作為參考光，所述物光與參考光以一夾角匯射于光刻膠板上；所述的照相快門置于激光光束前端，控制物光和參考光在光刻膠板上的曝光；所述計算機控制照相快門的開閉、曝光量，和光刻膠板的移動，使照相快門的開閉和光刻膠板的移動相諧調，光刻膠板上記錄全息透鏡信息，產生全息透鏡陣列母版；所述的屏幕體通過母版對熱塑材料模壓取得，該屏幕體上附設全息透鏡陣列。
該系統(tǒng)還包括兩個空間濾波器，所述的兩個空間濾波器分別置于物光和參考光的光路中，對物光和參考光進行相應的濾波處理。
所述的空間濾波器包括擴束鏡和針孔，所述的擴束鏡置于針孔的前端。
本實用新型的有益效果為在本實用新型中，利用全息透鏡的原理及全息圖模壓復制技術，制作全息投影屏，它可表現為一片透明或半透明的顯示屏幕，籍由其透明性和全息成象原理，可讓觀眾在看見屏幕上畫面的同時也能透過屏幕看到其背后的圖像，而且所成影像(畫面)使人感覺漂浮于半空中，甚至實現立體影像觀察，給觀察者帶來了一個新鮮、且具有沖擊力的印象，本實用新型也可以采用反射式顯示屏幕，由于其投射方向和觀察方向有一明顯夾角，且其增益遠遠大于普通漫反射屏，因此在很多需要隱藏投影儀的場合可以廣泛應用，以取代現有的LED屏幕，本實用新型具有高透光性、高亮度以及高對比度的特點，置于室內室外均可呈現極佳的視覺效果，可廣泛應用于展示櫥窗、展示中心、商店、銀行、博物館等，因此，本實用新型顯示內容豐富。


圖1為本實用新型制作系統(tǒng)光學結構示意圖；圖2為本實用新型全息透鏡信息記錄原理示意圖；圖3為本實用新型基本制作流程示意圖；圖4為本實用新型具體制作流程示意圖；圖5為本實用新型全息透鏡陣列信息排布示意圖；圖6為本實用新型全息透鏡在屏幕體中的(圓形)形狀示例示意圖；圖7為本實用新型全息透鏡在屏幕體中的(方形)形狀示例示意圖；圖8為本實用新型全息透鏡在屏幕體中的(正六邊形)形狀示例示意圖；圖9為本實用新型投影成象示意圖；圖10為本實用新型應用示例示意圖；圖11為本實用新型應用示例示意圖；圖12為本實用新型中人眼觀察示意圖；圖13為包含多體視對信息畫面反映于屏幕體的全息信息示意圖；圖14為人眼觀察包含多體視對信息畫面(俯視)示意圖。
具體實施方式
下面根據附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明根據圖1所示，本實用新型的制作系統(tǒng)包括計算機1、激光器2、照相快門3、分束器4、光刻膠板5、透鏡61、62、光闌7、空間濾波器8和平面反射鏡91、92。
如圖1所示，激光器2發(fā)出激光光束，激光光束通過分束器4分為兩路，一路獲取透鏡61的物光，另一路作為參考光，物光與參考光以一夾角匯射于光刻膠板5上，在物光與參考光的光路中均設置空間濾波器8，空間濾波器8包括擴束鏡81和針孔82，擴束鏡81置于針孔82的前端，兩個空間濾波器8分別對物光和參考光進行相應的濾波處理。
如圖1所示，照相快門3置于激光光束前端，控制物光和參考光在光刻膠板5上的曝光，計算機1控制照相快門3的開閉、曝光量，和光刻膠板5的移動，使照相快門3的開閉和光刻膠板5的移動相諧調。
如圖1所示，物光光路如下激光器2→照相快門3→分束器4→平面反射鏡92→空間濾波器8→透鏡61→光闌7→透鏡62→光刻膠板5。
如圖1所示，參考光光路如下激光器2→照相快門3→分束器4→平面反射鏡91→空間濾波器8→光刻膠板5。
如圖2所示，物光O通過透鏡L聚焦于焦點O’，透鏡L的孔徑為D焦距為f。將全息記錄材料H置于焦點O’附近距焦點O’距離為f’處，H上物光光斑直徑為d，參改光R以入射角A射入記錄全息圖，這樣記錄的全息圖相象于孔徑為d，焦距為f′，再現角為A的全息透鏡，其視場角θ與透鏡L相同，即2tgθ＝D/f＝d/f’。按照圖1所示的光路，沿x和y方向平移全息材料H，平移距離為全息透鏡的孔徑d，順序曝光，如圖5所示，則得到一全息透鏡陣列H即全息屏幕，其最小分辯距離為全息透鏡的大小d。
如圖1和圖3所示，本實用新型的基本制作流程如下I)在光刻膠板5上通過物光和參考光在其上的曝光，記錄全息透鏡信息。
II)對曝光后的光刻膠板金屬化處理，經電鑄、拼版產生全息透鏡陣列母版。
III)采用該母版對熱塑材料模壓，如圖5所示，取得附設全息透鏡陣列信息的屏幕體。
如圖1和圖4所示，本實用新型的具體制作流程如下1、激光器2發(fā)出的激光光束通過分束器4分為兩路，一路獲取透鏡61的物光，另一路作為參考光，所述物光與參考光以一夾角匯射于光刻膠板5上曝光。
2、通過計算機1控制照相快門3的開閉和光刻膠板5的移動，使照相快門3的開閉和光刻膠板5的移動相諧調，在光刻膠板5上均勻地記錄多個全息透鏡的信息，在本實用新型中，計算機1可以控制照相快門3的曝光時間、曝光量等，同時，計算機1控制光刻膠板5在x方向和y方向的位移，例如計算機1控制精密步進電機的轉動，從而帶動光刻膠板5移動。
3、每當在一個位置曝光后，計算機1控制光刻膠板5移動至下一個位置，再進行曝光，如此循環(huán)，在光刻膠板5上均勻地記錄多個全息透鏡的信息，形成如圖5所示的形態(tài)。
4、對曝光后的光刻膠板金屬化處理，經電鑄、拼版產生全息透鏡陣列母版。
5、采用該母版對熱塑材料模壓，熱塑材料采用透明材料，熱塑材料可為聚酯(PETPolyester)、聚氯乙烯(PVCPolyrinyl Chloride)、聚碳酸酯(PCPolycarbonate)或雙向拉伸聚丙烯(BOPPBiaxialOriented Polypropylene)等，材料模壓可呈硬板型或薄膜型。
6、在模壓后的熱塑材料的全息透鏡陣列上鍍保護層，保護層可采用透明或半透明介質保護層，如硫化鋅ZnS或二氧化硅SiO2等，也可以采用金屬反射材料保護層(如鍍鋁、銅等)，最后取得如圖6所示的，以熱塑材料為基低材料的屏幕體，該屏幕體上附設全息透鏡陣列信息。
在本實用新型中，如圖6所示，全息透鏡以縱、橫方向均勻地排布于屏幕體上，且全息透鏡以鄰接方式排布于屏幕體上，只需要在步驟2和步驟3中，通過計算機1控制照相快門3的開閉和光刻膠板5的移動，使照相快門3的開閉和光刻膠板5的移動相諧調即可。圖6中的全息透鏡在屏幕體中的形狀為圓形，本實用新型可以通過選擇光闌7的入射截面形狀以獲取相應的全息透鏡形狀，光闌7的入射截面形狀采用橢圓形，則全息透鏡在屏幕體中的形狀為橢圓形，如圖7和圖8所示，全息透鏡在屏幕體中的形狀分別為方形和正六邊形，相對于圓形或橢圓形，方形和正六邊形可取得更高的占空比，對于占空比的選擇，可以根據實際應用的需要進行選取，而且，全息透鏡為球面型透鏡，在實際應用中，全息透鏡可體現為單片透鏡或透鏡組，當全息透鏡體現為透鏡組時，相當于在屏幕體的全息透鏡陣列的單點中兩片或兩片以上透鏡重疊。
本實用新型的使用方法如圖9所示，投影機向屏幕體投射畫面，觀察者由觀察位置可看見畫面，在本實用新型中，屏幕體的觀察方向(即衍射方向)和投射方向(即再現方向)有一明顯夾角，在很多場合下可以隱藏投影儀，其投影的亮度與現有LED相當，可替代現有的LED屏幕，其分辯率、靈活性及耗電等指標優(yōu)于LED屏幕。
本實用新型的一典型應用方式如圖10所示，對于采用透明或半透明介質保護層的屏幕體，以屏幕體為界，相對于觀察位置的一側，在屏幕體的另一側安放特定的實物，這樣無論是使用正面投影機還是背面投影機，從觀察位置看見投影畫面的同時，總是能看見屏幕體后面的實物，投影機的投影光源的光線卻不會直接進入人眼影響觀察效果，這里其它投影屏所不具備的特性，本實用新型中的觀察方向和投射方向之間夾角的存在，使得看見投影畫面的同時看見屏幕體后面的實物成為一種現實、新穎的觀察效果，通過控制觀察方向的角度，所成影像(畫面)可使人感覺漂浮于半空中，給觀察者帶來了一個新鮮、且具有沖擊力的印象。
本實用新型的另一應用方式如圖11所示，對于采用金屬反射材料保護層的屏幕體，在很多場合下可以隱藏投影機。
本實用新型的另一典型應用方式如圖12、圖13和圖14所示，投影機向屏幕體投射的畫面中，畫面信息是由按同一編碼的一系列體視對信息構成，在同一編碼中對應多個體視對信息，如圖12所示，其中，d為同一編碼信息中象素尺寸，P為人眼瞳孔直徑，f’為屏幕體中全息透鏡焦距，由于每個全息透鏡所形成的投影像都會通過焦點進入人眼，從而人眼瞳孔P通過全息透鏡焦點只能接收到該透鏡像素上的某一部分d。
如圖13所示，當屏幕體中每個全息透鏡中的一個圖像像素的信息是由按同一編碼的一系列體視對信息P1……PN所構成時，如圖14所示，左L、右R眼便接受到不同的畫面(信息)，產生視差，便能看到一立體像，實現立體投影。
權利要求1.一種全息投影屏，包括屏幕體，其特征在于所述的屏幕體上附設全息透鏡陣列。
2.根據權利要求1所述的全息投影屏，其特征在于所述的全息透鏡以縱、橫方向均勻地排布于屏幕體上。
3.根據權利要求2所述的全息投影屏，其特征在于所述的全息透鏡以鄰接方式排布于屏幕體上。
4.根據權利要求2或3所述的全息投影屏，其特征在于所述的全息透鏡在屏幕體中的形狀為圓形或橢圓形。
5.根據權利要求2或3所述的全息投影屏，其特征在于所述的全息透鏡在屏幕體中的形狀為規(guī)則多邊形。
6.根據權利要求2或3所述的全息投影屏，其特征在于所述的全息透鏡可為透鏡組。
7.一種全息投影屏制作系統(tǒng)，其特征在于它至少包括計算機、激光器、照相快門、分束器、透鏡、光刻膠板和屏幕體，其中，所述的激光器發(fā)出激光光束，所述激光光束通過分束器分為兩路，一路獲取透鏡的物光，另一路作為參考光，所述物光與參考光以一夾角匯射于光刻膠板上；所述的照相快門置于激光光束前端，控制物光和參考光在光刻膠板上的曝光；所述計算機控制照相快門的開閉、曝光量，和光刻膠板的移動，使照相快門的開閉和光刻膠板的移動相諧調，光刻膠板上記錄全息透鏡信息，產生全息透鏡陣列母版；所述的屏幕體通過母版對熱塑材料模壓取得，該屏幕體上附設全息透鏡陣列。
8.根據權利要求7所述的全息投影屏制作系統(tǒng)，其特征在于還包括兩個空間濾波器，所述的兩個空間濾波器分別置于物光和參考光的光路中，對物光和參考光進行相應的濾波處理。
9.根據權利要求8所述的全息投影屏制作系統(tǒng)，其特征在于所述的空間濾波器包括擴束鏡和針孔，所述的擴束鏡置于針孔的前端。
專利摘要一種涉及光學的全息投影屏及其制作系統(tǒng)，該全息投影屏包括屏幕體，其特征在于屏幕體上附設全息透鏡陣列；全息透鏡以縱、橫方向均勻地排布于屏幕體上；全息透鏡以鄰接方式排布于屏幕體上；全息透鏡可為透鏡組；本實用新型中的制作系統(tǒng)，至少包括計算機、激光器、照相快門、分束器、透鏡、光刻膠板和屏幕體，激光光束通過分束器分為兩路，一路獲取透鏡的物光，另一路作為參考光，物光與參考光以一夾角匯射于光刻膠板上，照相快門置于激光光束前端，控制物光和參考光在光刻膠板上的曝光，計算機控制照相快門和光刻膠板的移動，產生全息透鏡陣列母版，所述的屏幕體通過母版對熱塑材料模壓取得，該屏幕體上附設全息透鏡陣列，本實用新型顯示內容豐富。
文檔編號G02B3/00GK2904041SQ20052003671
公開日2007年5月23日 申請日期2005年12月23日 優(yōu)先權日2005年12月23日
發(fā)明者范誠, 蔡志森, 柯重來 申請人:深圳市泛彩溢實業(yè)有限公司