CN102955256B - 基于体积全息原理的大面积相干光背光模组 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于空间光调制器的全息三维显示技术领域的装置，具体是一种基于体积全息原理的大面积相干光背光模组。该装置同时考虑了基于空间光调制器的全息三维显示对光源相干性的要求，和整个三维显示系统平板化大面积背光的要求，利用散射板实现激光入射光的大面积投射，进而利用反射式体积全息的原理，将散射板投射出的大面积扩展光源整形成为大面积的相干光源。该装置不仅能够为基于空间光调制器的全息三维显示系统提供大面积的相干光源，而且结构简洁，紧凑，宜于实现整个全息三维显示系统的平板化。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于空间光调制器的全息三维显示技术领域的装置，具体是一种基于反射式体积全息原理的大面积相干光背光模组
背景技术
全息三维显示由于能够完全重现场景的深度信息,从而实现真三维显示,被认为是实现三维显示的最佳方案。目前能够实现动态全息三维显示的系统，大多依赖于空间光调制器对入射的光场加载信息，从而实现所需显示场景的三维再现。作为全息三维显示，其所需的光源有别于传统的二维显示系统，需要使用相干光源才能利用空间光调制器加载信息，而传统的二维显示系统中的背光模组包括散射板等器件都会使得出射光场变为非相干光场，不能为空间光调制器利用。
而在现有的动态全息三维显示系统中，背光模组部分大多使用扩束镜，小孔等器件将小口径激光源扩束为大面积的相干背光源，进而为空间光调制器利用对入射的大面积相干光场加载信息。背光模组中所使用的扩束镜，小孔等器件都需要相当的光程才能实现扩束的作用，虽然有光程折叠等方案能够减少背光模组所占空间，但是其空间利用率都不太理想，不能实现大面积，轻薄的背光模组，进而使得整个动态全息三维显示系统难以实现平板化。例如申请号为CN200710167773.9的发明专利就是针对LCD的背光模组,若将LED发光模组替换成激光光源，其中的散射板等器件都会使得出射光场变为非相干光场,申请号为US4580879的发明专利使用棱镜组合来实现激光的扩束,但是这类系统需要相当的光程和空间才能发挥作用,难以实现平板化背光。
因此，提供一种既能够满足基于空间光调制器全息三维显示对光源相干性的要求，又具有紧凑，轻薄的结构易于实现平板化的背光模组实属必要。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的不足，即传统二维显示系统中的背光模组不能提供大面积的相干光源，而现有的动态全息三维显示系统中的扩束镜等器件难以实现平板化的问题。
为解决上述问题，本发明提出基于体积全息原理的大面积相干光背光模组，包括全息面板，散射板和吸收层，散射板固定在全息面板的侧面，吸收层位于全息面板下方，激光器发出的光束经过散射板的散射，反射被导向全息面板，然后通过全息面板的衍射，整形为所需的波面，形成大面积的相干背光源，同时未被全息面板衍射整形的透射光被吸收层吸收。
上述散射板由硬质透明光学材料制成，且具有保偏功能，非出光面的侧壁镀有反射层防止光线溢出。
上述全息面板依据反射式体积全息原理制作，在曝光制备过程中，将激光器出射的光束分束后，一路馈入散射板经过散射板的散射，反射后作为参考光从顶部投射至全息面板，另一路经过扩束整形后作为物光从底部投射至全息面板，由全息面板记录两路光束的干涉图样，经过处理后得到反射式的体积全息图。当使用激光器照射散射板时，经过散射板散射，反射的参考光投射到全息面板上，由于全息面板的衍射将重构从底部投射的扩束整形过的物光光场，从而得到大面积的相干背光源。
上述的吸收层主要由吸光材料构成，能够吸收未被全息面板衍射的直透光，防止这些散射光再次进入出射方向，影响背光源质量。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1. 经过优化散射板的设计可以得到任意尺寸的大面积光源
2. 即使全息面板的衍射效率达不到100%,未衍射的直透项也会透射,被吸收层吸收，防止对背光源的性能造成影响
3. 通过扩散板得到大面积光源，结构紧凑，能够使整个背光模组平板化。
4. 得到的光源不再是扩展光源,适用于基于空间光调制器的全息显示
附图说明
图1是实施例的侧视结构图
图2是实施例的工作示意图
图3是实施例的全息面板制备原理示意图
具体实施方式
下面结合实施例与附图对本发明进行进一步说明
如图1所示，背光模组由全息面板1，吸收层2和散射板3构成。其中散射板3固定在全息面板1的侧面，吸收层2位于全息面板1下方。
如图2所示,当背光模组工作时,激光器发出的光束经过散射板3的散射，反射被导向全息面板1，然后通过全息面板1的衍射，整形为所需的波面，形成大面积的相干背光源，同时未被全息面板衍射整形的透射光被吸收层2吸收。
如图3所示，在全息面板的曝光制备过程中，激光器出射的光束10经过分束棱镜6分束后，一路入射光4馈入散射板3经过散射板3的散射，反射后从顶部投射至全息面板1形成入参考光，另一路入射光5经过反射镜7,透镜8,透镜9的扩束整形后从底部投射至全息面板形成物光，由全息面板记录入射光4和入射光5的干涉图样，经过处理后得到反射式的体积全息图。当使用激光器照射散射板时，经过散射板散射，反射的形成与入射光4相同的光场在投射到全息面板上，由于全息面板的衍射将重构入射光5的光场形成扩束整形过的光场，从而得到大面积的相干背光源。
当然，以上描述并非是对本发明的限制，不能认定本发明的具体实施只能局限于以上描述内容。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，提出的变化、改型、添加或者替换，都属于本发明保护范围。
Claims (3)
1.一种基于体积全息原理的大面积相干光背光模组，其特征在于：包括将入射激光散射、反射的散射板，将散射板出射的光场衍射整形成为相干光场的全息面板，和吸收未被全息面板衍射的直透光的吸收层；
其中，所述全息面板依据反射式体积全息原理制作：在曝光制备过程中，将激光器出射的光束分束后，一路馈入散射板经过散射板的散射，反射后从顶部投射至全息面板，另一路经过扩束整形后从底部投射至全息面板，由全息面板记录两路光束的干涉图样，经过处理后得到反射式的体积全息图。
2.如权利要求1所述的基于体积全息原理的大面积相干光背光模组，其特征在于：所述的散射板由硬质透明光学材料制成，且具有保偏功能，非出光面的侧壁镀有反射层。
3.如权利要求1所述的基于体积全息原理的大面积相干光背光模组，其特征在于：所述吸收层主要由吸光材料构成，能够吸收未被全息面板衍射的直透光。
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