CN110989316A - 微型立体全息成像装置 - Google Patents
微型立体全息成像装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110989316A CN110989316A CN201911342289.4A CN201911342289A CN110989316A CN 110989316 A CN110989316 A CN 110989316A CN 201911342289 A CN201911342289 A CN 201911342289A CN 110989316 A CN110989316 A CN 110989316A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- image source
- grating
- nano
- shell
- imaging device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 76
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 19
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 claims description 12
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 claims description 8
- 239000012528 membrane Substances 0.000 abstract description 9
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 3
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 3
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- -1 Polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011960 computer-aided design Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003760 hair shine Effects 0.000 description 1
- 238000001093 holography Methods 0.000 description 1
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical compound I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000010147 laser engraving Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000002922 simulated annealing Methods 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000005341 toughened glass Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/02—Details of features involved during the holographic process; Replication of holograms without interference recording
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/02—Details of features involved during the holographic process; Replication of holograms without interference recording
- G03H2001/0208—Individual components other than the hologram
- G03H2001/0212—Light sources or light beam properties
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/02—Details of features involved during the holographic process; Replication of holograms without interference recording
- G03H2001/0208—Individual components other than the hologram
- G03H2001/0232—Mechanical components or mechanical aspects not otherwise provided for
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Abstract
本申请提供的微型立体全息成像装置，包括壳体、底板和像源；所述壳体和所述底板为非透明结构，所述底板连接在所述壳体的底部，所述壳体顶部为开口结构；所述壳体的内壁上设置有纳米光栅膜，所述纳米光栅膜构成环形成像腔；所述底板上设置有高度可调的像源台，以放置所述像源；在所述底板上设置有光源，以便为所述像源提供全角度光照。通过在所述壳体的底部设置所述底板，在所述底板的中部设置有所述像源台，通过设置在所述壳体内壁上的所述纳米光栅膜，将放置在所述像源台上的所述像源，投影到所述壳体顶部的上方，通过设置在所述壳体底部的所述光源，增强对所述像源的光照强度。从而提供一种结构简单、体积小巧的微型立体全息成像装置。
Description
技术领域
本申请涉及投影技术领域，尤其涉及一种微型立体全息成像装置。
背景技术
全息成像技术是一门正在蓬勃发展的光学分支，是一种利用相干光干涉得到物体全部信息的成像技术。全息技术能够利用激光的相干性原理，将物体对光的振幅和相位反射(或透射)同时记录在感光板上，并能够再现立体的三维图像的技术。也就是全息技术所记录不是图像，而是光波。
全息成像技术广泛应用于展会、广告等领域，一方面可以避免实物搬运的难度；另一方面在展会中，可以让参观人员近距离接触展品的三维投影，而避免直接接触较为贵重的展品。但是现有全息成像设备提交较大，对设备安装技术要求较高，无法做到便携式携带，以及随时随地的展示。
针对上述问题，本申请旨在提供一种结构简单、体积小巧的微型立体全息成像装置。
发明内容
本申请提供了一种微型立体全息成像装置，以提供一种结构简单、体积小巧的微型立体全息成像装置。
本申请一种微型立体全息成像装置，包括壳体、底板和像源；
所述壳体和所述底板为非透明结构，所述底板连接在所述壳体的底部，所述壳体顶部为开口结构；
所述壳体的内壁上设置有纳米光栅膜，所述纳米光栅膜构成环形成像腔；
所述底板上设置有高度可调的像源台，以放置所述像源；在所述底板上设置有光源，以便为所述像源提供全角度光照。
可选的，所述纳米光栅膜采用BOE方法制作而成。
可选的，所述纳米光栅膜构成的环形成像腔为圆柱状，所述纳米光栅膜上设置变周期结构的闪耀反射光栅。
可选的，所述纳米光栅膜包括基材层和光栅层，所述基材层和所述光栅层为透明材料，所述基材层的一侧表面贴合所述壳体的内壁；
所述光栅层的一侧表面与所述基材层贴合，另一侧表面上设置微槽。
可选的，所述微槽的截面形状为三角形，包括垂直侧边、倾斜侧边和开口；
所述垂直侧边垂直于所述光栅层，相邻两个所述微槽的垂直侧边之间距离为光栅周期d；
所述倾斜侧边与所述光栅层的夹角θB为闪耀角，所述开口远离所述光栅层。
可选的，所述像源的全息投影处于所述壳体顶部开口的上方，全息投影的中心到所述像源台的距离为H，所述壳体的高度小于H；所述纳米光栅膜构成的环形成像腔半径为r,r<cm；所述纳米光栅膜的闪耀角θB满足：
所述纳米光栅膜的光栅周期d满足：
其中：λ为所述光源的光线波长；Z为以所述像源台的顶部为坐标原点的高度坐标。
可选的，还包括设置所述壳体上的顶盖，所述顶盖为透明材料，以封堵所述壳体的上方开口。
可选的，所述像源台处于所述底板的中心，所述光源可全角度照射所述像源。
可选的，所述光源为氙灯、LED灯或激光光源。
本申请提供的微型立体全息成像装置，包括壳体、底板和像源；所述壳体和所述底板为非透明结构，所述底板连接在所述壳体的底部，所述壳体顶部为开口结构；所述壳体的内壁上设置有纳米光栅膜，所述纳米光栅膜构成环形成像腔；所述底板上设置有高度可调的像源台，以放置所述像源；在所述底板上设置有光源，以便为所述像源提供全角度光照。
通过在所述壳体的底部设置所述底板，在所述底板的中部设置有像源台，通过设置在所述壳体内壁上的所述纳米光栅膜，将放置在所述像源台上的所述像源，投影到所述壳体顶部的上方，通过设置在壳体底部的光源，增强对所述像源的光照强度。从而提供一种结构简单、体积小巧的微型立体全息成像装置。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种微型立体全息成像装置的半剖结构示意图；
图2为一种微型立体全息成像装置的整体结构示意图；
图3为一种微型立体全息成像装置的纳米光栅膜结构示意图；
图4为一种微型立体全息成像装置的纳米光栅膜局部结构示意图；
图5为一种微型立体全息成像装置的成像原理示意图；
图6为一种微型立体全息成像装置的纳米光栅膜的周期与Z轴坐标关系示意图；
图7为一种微型立体全息成像装置的纳米光栅膜的闪耀角与Z轴坐标关系示意图；
图8为一种微型立体全息成像装置的顶盖结构示意图。
图示说明：
其中，1-壳体，4-纳米光栅膜，3-像源，41-基材层，42-光栅层，43-微槽，431-垂直侧边，432-倾斜侧边，433-开口，2-底板，5-像源台，6-光源，7-顶盖。
具体实施方式
下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。
参见图1，为一种微型立体全息成像装置的半剖结构示意图。
参见图2，为一种微型立体全息成像装置的整体结构示意图。
本申请提供的微型立体全息成像装置，包括壳体1、底板2和像源3.
所述壳体1和所述底板2为非透明结构，所述底板2连接在所述壳体1的底部，所述壳体1顶部为开口结构。
所述壳体1的内壁上设置有纳米光栅膜4，所述纳米光栅膜4构成环形成像腔。
所述底板2上设置有高度可调的像源台5，以放置所述像源3；在所述底板2上设置有光源6，以便为所述像源3提供全角度光照。
为了提供一种结构简单、体积小巧的微型立体全息成像装置，如图1所示，本申请实施例中，微型立体全息成像装置包括壳体1、底板2和像源3；为了避免外部光线对所述壳体1内部的成像过程产生影响，所述壳体1和所述底板2为非透明结构，所述底板2连接在所述壳体1的底部，为可拆卸连接，采用卡接、螺钉连接或者直接采用螺纹连接的方式连接所述壳体1。
进一步的，为了将所述像源3发出的光线投影到所述壳体1开口的正上方，在本申请实施例中，所述壳体1内壁上设置有纳米光栅膜4，所述壳体1内部为圆柱形结构，设置的纳米光栅膜4构成环形成像腔，所述壳体1内部的圆柱形结构是为了适应所述纳米光栅膜4形成的成像腔为圆柱形结构，环形成像腔用于所述像源3的投影成像。
进一步的，所述壳体1的顶部为开口结构，所述壳体1的外壁可以为规则的圆柱形、圆台形，也可以为不规则形状，根据设置场所的需求或者为了携带方便，可以将所述壳体1的外壁设置成不同的形状。
进一步的，所述像源台5设置在所述底板2的中心位置，设置的方式可以直接在所述底板2的上平面，也可以在所述底板2的中部开设通孔，将所述像源台5从所述底板2的下平面方向，插入所述底板2的通孔，如采用螺接方式旋入，通过在所述像源台5上设置圆柱形的螺纹结构，与所述底板2通孔内设置的螺纹相互配合，从而实现螺接。
为了能够适当调整所述像源3的高度，以便所述像源3的投影所处的高度适宜，所述像源台5的高度可调整，例如，在所述底板2上平面设置所述像源台5时，可以在所述像源台5与所述底板2之间添加或减少垫片类材料，从而调整所述像源台5的高度。又例如，采用螺接方式在所述底板2的中部设置所述像源台5，可通过所述像源台5的旋入深度不同，从而调整所述像源台5的高度。需要说明的是，这里的像源台5的高度，是指所述像源台5上放置所述像源3平面的高度，即，该平面到所述壳体1底部的距离。
采用垫片的方式适用于所述像源台5设置在所述底板2的上平面，调整所述像源台5的高度较为麻烦，需要在所述壳体1较小的内部空间内完成，但是由于不需要在所述底板2上开设孔洞，是的所述壳体1内部的光线更容易控制，不会出现漏光等情况。而采用在所述底板2上设置开口连接所述像源台5，可以很方便的通过螺纹或者设置档位，从而调节所述像源台5的高度，但是也使所述像源台5与所述底板2之间设置密封装置，且需要保证连接强度，避免所述像源台5的位置发生水平方向的位移，对于加工工艺的要求较高。
为了光线可以顺利透射过所述像源台5，在本申请的部分实施例中，所述像源台5为透明结构，所述像源3直接放置在所述像源台5的顶部。
进一步的，所述像源3为需要展示的真实物体，也可以是通过其他方法提前为需要展示物体而构成的像，例如通过液晶显示屏显示的图像，或者通过激光雕刻方式在透明介质中制作的立体形状。
为了保证处于所述壳体1内部的所述像源3具备足够的光照来源，在本申请的部分实施例中，在所述底板2上设置有光源6，所述光源6设置在所述像源台5的多个角度方向上，以便给所述像源3提供全角度的光照，使所述像源3具备足够的光照强度。需要说明的是，所述光源6不局限于设置在所述底板2上，为了保证所述像源3的底部具备足够光照，所述像源台5内部同样可以设置所述光源6，由于所述像源台5为透明结构，在所述像源台5内部设置的光源6，可无障碍的为所述像源3的底部提供光照。
本申请提供的微型立体全息成像装置，包括壳体1、底板2和像源3；所述壳体1和所述底板2为非透明结构，所述底板2连接在所述壳体1的底部，所述壳体1顶部为开口结构；所述壳体1的内壁上设置有纳米光栅膜4，所述纳米光栅膜4构成环形成像腔；所述底板2上设置有高度可调的像源台5，以放置所述像源3；在所述底板2上设置有光源6，以便为所述像源3提供全角度光照。
通过在所述壳体1的底部设置所述底板2，在所述底板2的中部设置有像源台5，通过设置在所述壳体1内壁上的所述纳米光栅膜4，将放置在所述像源台5上的所述像源3，投影到所述壳体1顶部的上方，通过设置在壳体1底部的光源6，增强对所述像源3的光照强度。从而提供一种结构简单、体积小巧的微型立体全息成像装置。
参见图3，为一种微型立体全息成像装置的纳米光栅膜结构示意图。
本申请提供的微型立体全息成像装置，所述纳米光栅膜4采用BOE方法制作而成。
为了实现立体全息成像装置的微型化，且保证成像进度，在本申请的部分实施例中，所述纳米光栅膜4采用BOE方法制作而成。
BOE(Binary Optics Element，二元光学)是基于光波衍射理论发展起来的一个新兴光学分支，是光学与微电子技术相互渗透、交叉而形成的前沿学科。基于计算机辅助设计和微米级加工技术制成的平面浮雕型二元光学器件具有重量轻的特点，并能实现传统光学难以完成的微小、阵列、集成及任意波面变换等新功能，从而通过采用二元光学方法制作所述纳米光栅膜4，包括蒙特卡洛算法、模拟退火算法等，将所述像源3发射出的光线通过BOE反射在空气中，形成可以通过肉眼观测到的投影，实现一种360度大角度观看的、结构简单、体积小巧的立体全息成像装置。
参见图5，为一种微型立体全息成像装置的成像原理示意图。
本申请提供的微型立体全息成像装置，所述纳米光栅膜4构成的环形成像腔为圆柱状，所述纳米光栅膜4上设置变周期结构的闪耀反射光栅。
为了保证所述像源3的投影稳定在所述壳体1顶部的正上方，如图3所示，在本申请的部分实施例中，所述纳米光栅膜4构成的环形成像腔为圆柱状，且所述纳米光栅膜4上设置变周期结构的闪耀反射光栅。以所述壳体1的底部为起点，顶部为终点，随着闪耀反射光栅在所述壳体1上设置位置的高度增加，闪耀反射光栅的闪耀角θB逐渐增加，闪耀反射光栅的周期d逐渐减小。需要说明的是，这里的所述壳体1顶部的正上方，是指所述壳体1顶部开口的正上方。
本申请提供的微型立体全息成像装置，所述纳米光栅膜4包括基材层41和光栅层42，所述基材层41和所述光栅层42为透明材料，所述基材层41的一侧表面贴合所述壳体1的内壁。
所述光栅层42的一侧表面与所述基材层41贴合，另一侧表面上设置微槽43。
在本申请的部分实施例中，所述基材层41和所述光栅层42均为透明材料，所述基材层41的材料为PET(Polyethylene terephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)材质，PET材质具有良好的物理机械性能，其收卷以后易于恢复原状，被制作成圆柱状以后，同样能够保持所述基材层41表面的平展度，以方便在所述基材层41的表面设置所述光栅层42。
光栅层42的材料为UV(Ultraviolet Rays，紫外光线)胶，也称无影胶，通过在基材层41上精密涂布UV胶，然后通过UV灯照射固化，形成所述光栅层42，再通过微加工技术，在所述光栅层42的表面加工出所述微槽43。
进一步的，所述基材层41的一侧表面贴合所述壳体1的内壁，另一表面与所述光栅层42的一侧表面结合，所述光栅层42的另一层表面上设置有微槽43，呈齿状结构，即，闪耀反射光栅结构。
参见图4，为一种微型立体全息成像装置的纳米光栅膜局部结构示意图。
本申请提供的微型立体全息成像装置，所述微槽43的截面形状为三角形，包括垂直侧边431、倾斜侧边432和开口433。
所述垂直侧边431垂直于所述光栅层42，相邻两个所述微槽43的垂直侧边431之间距离为光栅周期d。
所述倾斜侧边432与所述光栅层42的夹角θB为闪耀角，所述开口433远离所述光栅层42。
为了所述纳米光栅膜4构成的环形成像腔，能够将所述像源3的光纤顺利投影到所述壳体1的上方，如图4所示，在本申请的部分实施例中，所述微槽43为环状结构，其截面形状为三角形，包括垂直侧边431、倾斜侧边432和开口433。由于所述光栅层42上设置的是变周期结构的闪耀反射光栅，故，随着所述微槽43在所述壳体1所处高度的变化，所述微槽43的截面三角形形状的尺寸逐渐变化，即，所述微槽43的开口433逐渐变小，所述倾斜侧边432的长短逐渐变短。
需要说明的是，这里所述微槽43为环状结构，是由于所述微槽43是设置在管型成像腔上所导致，如将所述环形成像腔沿竖直方向分开并展开，所述微槽可呈现为长条状，即，类似为三棱柱形状。
进一步的，所述垂直侧边431垂直于所述光栅层42，相邻两个所述微槽43的垂直侧边431之间距离为光栅周期d，即，所述开口433的开口宽度为光栅周期。
进一步的，所述倾斜侧边432与所述光栅层42的夹角θB为闪耀角，所述开口433远离所述光栅层42。需要说明的是，这里说的所述垂直侧边431垂直于所述光栅层42，是指将所述光栅层42近视看成光滑状态的表面，忽略由于设置所述微槽43所形成的齿状结构。
参见图6，为一种微型立体全息成像装置的纳米光栅膜的周期与Z轴坐标关系示意图。
参见图7，为一种微型立体全息成像装置的纳米光栅膜的闪耀角与Z轴坐标关系示意图。
本申请提供的微型立体全息成像装置，所述像源3的全息投影处于所述壳体1顶部开口的上方，全息投影的中心到所述像源台5的距离为H，所述壳体1的高度小于H；所述纳米光栅膜4构成的环形成像腔半径为r,r<5cm；所述纳米光栅膜4的闪耀角θB满足：
所述纳米光栅膜4的光栅周期d满足：
其中：λ为所述光源6的光线波长；Z为以所述像源台5的顶部为坐标原点的高度坐标。
为了提供一种结构简单、体积小巧的三维成像设备，如图4和图5所示，在本申请的部分实施例中，所述像源3的全息投影处于所述壳体1顶部开口的上方，全息投影的中心到所述像源台5的距离为H，所述壳体1的高度小于H，所述壳体1的高度一般不超过10cm；所述纳米光栅膜4构成的环形成像腔半径为r,r<5cm。如图4，以所述纳米光栅膜4上的一点为例，入射光线与光栅法线的夹角为α，出射光线与光栅法线的夹角为β，则：
d(sinα+sinβ)＝mλ
其中m为光栅衍射阶数，λ为所述光源6的光线波长。
如图5所示，以所述像源台5顶部的一点作为起点，至所述像源3的投影中心点距离为H，Z为以所述像源台5空腔的顶部为坐标原点的高度坐标，则：
本申请实施例中，为了获得最大的衍射光强，取m光栅衍射阶数为1，其中闪耀角
则可获得纳米光栅膜4的闪耀角和光栅周期d与H、Z及r的关系式：
其中：λ为所述光源6的光线波长；Z为以所述像源台5空腔的顶部为坐标原点的高度坐标。
为了体现本申请提供微型立体全息成像装置中所述纳米光栅膜4的结构，如图6和图7所示，分别为所述纳米光栅膜4的周期与Z轴坐标关系示意图。所述纳米光栅膜4的闪耀角与Z轴坐标关系示意图。本申请利用上述公式，将光线波长λ，需要展示的投影距离所述像源台5的距离H以及所述纳米光栅膜4构成的环形成像腔半径为r取定值以后，通过软件生成了以高度Z为横坐标，分别以所述纳米光栅膜4的周期和闪耀角为纵坐标的函数图像，通过图6可以看出，随着高度Z的不断增加，所述纳米光栅膜4的周期逐渐降低，在Z的高度达到7cm附近时，所述纳米光栅膜4的周期呈现出小幅度上升的趋势。随着高度Z的不断增加，所述纳米光栅膜4的闪耀角逐渐增加，且增加附近相对稳定。
参见图8，为一种微型立体全息成像装置的顶盖结构示意图。
本申请提供的微型立体全息成像装置，还包括设置所述壳体1上的顶盖7，所述顶盖7为透明材料，以封堵所述壳体1的上方开口。
为了隔离所述像源3，如图1和图8所示，在本申请的部分实施例中，所述微型立体全息成像装置还包括顶盖7，所述顶盖7设置在所述壳体1的上方，以封堵所述壳体1的上方开口，使设置在所述壳体1内部的所述像源3与外界隔离。
进一步的，为了避免所述顶盖7对所述像源3的投影产生影响，所述顶盖7为透明材料制成，如采用钢化玻璃或者蓝宝石材料制成，在保证足够硬度的前提下，具备良好的透光性，以便所述像源3发出的光线可正常透射过所述顶盖7。
本申请提供的微型立体全息成像装置，所述像源台5处于所述底板2的中心，所述光源6可全角度照射所述像源3。
为了使所述像源3的投影处于所述壳体1中心的上方，在本申请的部分实施例中，所述像源台5处于所述底板2的中心，所述光源6可全角度照射所述像源台5。所述像源台5的形状为圆柱形，但是不局限于圆柱形，还可以为其他类型的结构，如正方体，采用圆柱形的结构，可以保证所述像源台5的形状与所述壳体1的内壁形状相适应。需要说明的是，这里的所述像源台5处于所述底板2的中心，是指所述像源台5的竖直中心轴线与所述底板的竖直中心轴线重合。
本申请提供的微型立体全息成像装置，所述光源6为氙灯、LED灯或激光光源。
为了保证设置在所述壳体1内部的所述像源3光照足够问稳定，在本申请的部分实施例中，所述光源6为氙灯、LED灯(Light Emitting Diode，发光二极管)或激光光源，选优氙灯。
氙灯，又称氙气灯，是指内部充满包括氙气在内的惰性气体混合体，没有卤素灯所具有的灯丝的高压气体放电灯，简称HID(High intensity Discharge)。可称为金属卤化物灯或氙气灯。氙气灯的发光原理是在抗紫外线水晶石英玻璃管内，以多种化学气体充填，其中大部份为氙气与碘化物等，然后再透过增压器将12伏特的直流电压瞬间增压至23000伏特的电压，经过高压震幅激发石英管内的氙气电子游离，在两电极之间产生光源，这就是所谓的气体放电。而由氙气所产生的白色超强电弧光，可提高光线色温值，类似白昼的太阳光芒，HID工作时所需的电流量仅为3.5A，亮度是传统卤素灯泡的三倍，使用寿命比传统卤素灯泡长10倍。
本申请提供的微型立体全息成像装置，包括壳体1、底板2和像源3；所述壳体1和所述底板2为非透明结构，所述底板2连接在所述壳体1的底部，所述壳体1顶部为开口结构；所述壳体1的内壁上设置有纳米光栅膜4，所述纳米光栅膜4构成环形成像腔；所述底板2上设置有高度可调的像源台5，以放置所述像源3；在所述底板2上设置有光源6，以便为所述像源3提供全角度光照。
通过在所述壳体1的底部设置所述底板2，在所述底板2的中部设置有像源台5，通过设置在所述壳体1内壁上的所述纳米光栅膜4，将放置在所述像源台5上的所述像源3，投影到所述壳体1顶部的上方，通过设置在壳体1底部的光源6，增强对所述像源3的光照强度。从而提供一种结构简单、体积小巧的微型立体全息成像装置。
本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。
Claims (9)
1.一种微型立体全息成像装置，其特征在于，包括壳体(1)、底板(2)和像源(3)；
所述壳体(1)和所述底板(2)为非透明结构，所述底板(2)连接在所述壳体(1)的底部，所述壳体(1)顶部为开口结构；
所述壳体(1)的内壁上设置有纳米光栅膜(4)，所述纳米光栅膜(4)构成环形成像腔；
所述底板(2)上设置有高度可调的像源台(5)，以放置所述像源(3)；在所述底板(2)上设置有光源(6)，以便为所述像源(3)提供全角度光照。
2.根据权利要求1所述的微型立体全息成像装置，其特征在于，所述纳米光栅膜(4)采用BOE方法制作而成。
3.根据权利要求1所述的微型立体全息成像装置，其特征在于，所述纳米光栅膜(4)构成的环形成像腔为圆柱状，所述纳米光栅膜(4)上设置变周期结构的闪耀反射光栅。
4.根据权利要求3所述的微型立体全息成像装置，其特征在于，所述纳米光栅膜(4)包括基材层(41)和光栅层(42)，所述基材层(41)和所述光栅层(42)为透明材料，所述基材层(41)的一侧表面贴合所述壳体(1)的内壁；
所述光栅层(42)的一侧表面与所述基材层(41)贴合，另一侧表面上设置微槽(43)。
5.根据权利要求4所述的微型立体全息成像装置，其特征在于，所述微槽(43)的截面形状为三角形，包括垂直侧边(431)、倾斜侧边(432)和开口(433)；
所述垂直侧边(431)垂直于所述光栅层(42)，相邻两个所述微槽(43)的垂直侧边(431)之间距离为光栅周期d；
所述倾斜侧边(432)与所述光栅层(42)的夹角θB为闪耀角，所述开口(433)远离所述光栅层(42)。
6.根据权利要求5所述的微型立体全息成像装置，其特征在于，所述像源(3)的全息投影处于所述壳体(1)顶部开口的上方，全息投影的中心到所述像源台(5)的距离为H，所述壳体(1)的高度小于H；所述纳米光栅膜(4)构成的环形成像腔半径为r,r<5cm；所述纳米光栅膜(4)的闪耀角θB满足：
所述纳米光栅膜(4)的光栅周期d满足：
其中：λ为所述光源(6)的光线波长；Z为以所述像源台(5)的顶部为坐标原点的高度坐标。
7.根据权利要求1所述的微型立体全息成像装置，其特征在于，还包括设置所述壳体(1)上的顶盖(7)，所述顶盖(7)为透明材料，以封堵所述壳体(1)的上方开口。
8.根据权利要求1所述的微型立体全息成像装置，其特征在于，所述像源台(5)处于所述底板(2)的中心，所述光源(6)可全角度照射所述像源(3)。
9.根据权利要求1所述的微型立体全息成像装置，其特征在于，所述光源(6)为氙灯、LED灯或激光光源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911342289.4A CN110989316B (zh) | 2019-12-23 | 2019-12-23 | 微型立体全息成像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911342289.4A CN110989316B (zh) | 2019-12-23 | 2019-12-23 | 微型立体全息成像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110989316A true CN110989316A (zh) | 2020-04-10 |
| CN110989316B CN110989316B (zh) | 2021-11-26 |
Family
ID=70075904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911342289.4A Active CN110989316B (zh) | 2019-12-23 | 2019-12-23 | 微型立体全息成像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110989316B (zh) |
Citations (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1160635A2 (en) * | 2000-05-30 | 2001-12-05 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Computer-generated hologram and its fabrication process, reflector using a computer-generated hologram, and reflective liquid crystal display |
| US20020025129A1 (en) * | 1998-08-31 | 2002-02-28 | Cyrus Biscardi | Ultrathin optical panel and a method of making an ultrathin optical panel |
| US20030047675A1 (en) * | 2001-08-23 | 2003-03-13 | Roger Proksch | Diffractive optical position detector |
| US20050117187A1 (en) * | 2003-11-28 | 2005-06-02 | Yung-Hsin Chen | Apparatus for forming nano-grating device |
| US20090185377A1 (en) * | 2008-01-18 | 2009-07-23 | Johnson Randy E | Laser landscape lighting apparatus |
| US20120250120A1 (en) * | 2011-03-31 | 2012-10-04 | General Electric Company | Multi-wavelength- holographic systems and methods |
| US20130100528A1 (en) * | 2011-10-25 | 2013-04-25 | Marco Florentino | Planar reflective devices |
| CN103246143A (zh) * | 2013-05-14 | 2013-08-14 | 上海交通大学 | 具有光栅结构的多角度投影系统 |
| CN103488036A (zh) * | 2013-09-24 | 2014-01-01 | 苏州苏大维格光电科技股份有限公司 | 全息立体投影屏及其投影方法 |
| CN203465924U (zh) * | 2013-07-02 | 2014-03-05 | 天津市兴盛洲洋科技发展有限公司 | 一种360度全息成像装置 |
| CN204029176U (zh) * | 2014-07-23 | 2014-12-17 | 江苏前景信息科技有限公司 | 全息三维互动展示系统 |
| CN204029326U (zh) * | 2014-07-21 | 2014-12-17 | 刘献伟 | 空间成像立体婚纱照 |
| CN204694994U (zh) * | 2015-05-25 | 2015-10-07 | 深圳市愿景视讯科技有限公司 | 一种立体悬浮数字仪表盘 |
| JP2016062015A (ja) * | 2014-09-19 | 2016-04-25 | 株式会社島津製作所 | ブレーズド型回折格子およびその製造方法 |
| CN105652583A (zh) * | 2016-03-03 | 2016-06-08 | 北京航空航天大学 | 一种远程移动互联空间3d显示装置 |
| CN205376083U (zh) * | 2015-12-28 | 2016-07-06 | 深圳市光息谷科技发展有限公司 | 一种全息投影展示柜 |
| CN105814475A (zh) * | 2013-12-20 | 2016-07-27 | 华为技术有限公司 | 光束合成设备 |
| CN107111275A (zh) * | 2015-01-14 | 2017-08-29 | 雷恩哈德库兹基金两合公司 | 用于产生体全息图的方法和母版 |
| CN107167991A (zh) * | 2017-07-14 | 2017-09-15 | 朱平齐 | 一种再现物品三维影像的全息投影仪 |
| CN207096696U (zh) * | 2017-09-06 | 2018-03-13 | 深圳市默睿文化创意有限公司 | 一种用于全息展示柜中成像锥体的移动装置 |
| WO2018112418A1 (en) * | 2016-12-15 | 2018-06-21 | Ntt Docomo, Inc. | Optics of wearable display using laser beam scanner |
| CN108345167A (zh) * | 2018-05-06 | 2018-07-31 | 深圳市真屏科技发展有限公司 | 纳米光栅透明全息成像膜 |
| CN208315157U (zh) * | 2018-07-06 | 2019-01-01 | 石景华 | 一种可通过手机app连接的全息显示设备 |
| CN109328314A (zh) * | 2016-06-24 | 2019-02-12 | 凸版印刷株式会社 | 光学装置、显示体、带显示体的装置、滤光镜、以及光学装置的制造方法 |
| CN208672927U (zh) * | 2018-06-15 | 2019-03-29 | 深圳狗尾草智能科技有限公司 | 全息立体显示系统 |
| CN109709784A (zh) * | 2019-02-01 | 2019-05-03 | 暨南大学 | 超表面彩色矢量复振幅全息元件 |
| KR20190080590A (ko) * | 2017-12-28 | 2019-07-08 | 주식회사 케이티 | 공간 영상 투영 장치 |
| CN209215876U (zh) * | 2018-09-14 | 2019-08-06 | 泉州市晟彩光电科技有限公司 | 一种便携式微型全息成像装置 |
| CN110246442A (zh) * | 2019-07-12 | 2019-09-17 | 长春明轩文化传媒有限公司 | 全息影像展示系统 |
| WO2019238822A2 (en) * | 2018-06-15 | 2019-12-19 | Iq Structures S.R.O. | Luminaires and optical elements for use therein |
| CN110595395A (zh) * | 2019-10-25 | 2019-12-20 | 石家庄铁道大学 | 光纤光栅测斜仪 |
-
2019
- 2019-12-23 CN CN201911342289.4A patent/CN110989316B/zh active Active
Patent Citations (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020025129A1 (en) * | 1998-08-31 | 2002-02-28 | Cyrus Biscardi | Ultrathin optical panel and a method of making an ultrathin optical panel |
| EP1160635A2 (en) * | 2000-05-30 | 2001-12-05 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Computer-generated hologram and its fabrication process, reflector using a computer-generated hologram, and reflective liquid crystal display |
| US20030047675A1 (en) * | 2001-08-23 | 2003-03-13 | Roger Proksch | Diffractive optical position detector |
| US20050117187A1 (en) * | 2003-11-28 | 2005-06-02 | Yung-Hsin Chen | Apparatus for forming nano-grating device |
| US20090185377A1 (en) * | 2008-01-18 | 2009-07-23 | Johnson Randy E | Laser landscape lighting apparatus |
| US20120250120A1 (en) * | 2011-03-31 | 2012-10-04 | General Electric Company | Multi-wavelength- holographic systems and methods |
| US20130100528A1 (en) * | 2011-10-25 | 2013-04-25 | Marco Florentino | Planar reflective devices |
| CN103246143A (zh) * | 2013-05-14 | 2013-08-14 | 上海交通大学 | 具有光栅结构的多角度投影系统 |
| CN203465924U (zh) * | 2013-07-02 | 2014-03-05 | 天津市兴盛洲洋科技发展有限公司 | 一种360度全息成像装置 |
| CN103488036A (zh) * | 2013-09-24 | 2014-01-01 | 苏州苏大维格光电科技股份有限公司 | 全息立体投影屏及其投影方法 |
| CN105814475A (zh) * | 2013-12-20 | 2016-07-27 | 华为技术有限公司 | 光束合成设备 |
| CN204029326U (zh) * | 2014-07-21 | 2014-12-17 | 刘献伟 | 空间成像立体婚纱照 |
| CN204029176U (zh) * | 2014-07-23 | 2014-12-17 | 江苏前景信息科技有限公司 | 全息三维互动展示系统 |
| JP2016062015A (ja) * | 2014-09-19 | 2016-04-25 | 株式会社島津製作所 | ブレーズド型回折格子およびその製造方法 |
| CN107111275A (zh) * | 2015-01-14 | 2017-08-29 | 雷恩哈德库兹基金两合公司 | 用于产生体全息图的方法和母版 |
| CN204694994U (zh) * | 2015-05-25 | 2015-10-07 | 深圳市愿景视讯科技有限公司 | 一种立体悬浮数字仪表盘 |
| CN205376083U (zh) * | 2015-12-28 | 2016-07-06 | 深圳市光息谷科技发展有限公司 | 一种全息投影展示柜 |
| CN105652583A (zh) * | 2016-03-03 | 2016-06-08 | 北京航空航天大学 | 一种远程移动互联空间3d显示装置 |
| CN109328314A (zh) * | 2016-06-24 | 2019-02-12 | 凸版印刷株式会社 | 光学装置、显示体、带显示体的装置、滤光镜、以及光学装置的制造方法 |
| WO2018112418A1 (en) * | 2016-12-15 | 2018-06-21 | Ntt Docomo, Inc. | Optics of wearable display using laser beam scanner |
| CN107167991A (zh) * | 2017-07-14 | 2017-09-15 | 朱平齐 | 一种再现物品三维影像的全息投影仪 |
| CN207096696U (zh) * | 2017-09-06 | 2018-03-13 | 深圳市默睿文化创意有限公司 | 一种用于全息展示柜中成像锥体的移动装置 |
| KR20190080590A (ko) * | 2017-12-28 | 2019-07-08 | 주식회사 케이티 | 공간 영상 투영 장치 |
| CN108345167A (zh) * | 2018-05-06 | 2018-07-31 | 深圳市真屏科技发展有限公司 | 纳米光栅透明全息成像膜 |
| CN208672927U (zh) * | 2018-06-15 | 2019-03-29 | 深圳狗尾草智能科技有限公司 | 全息立体显示系统 |
| WO2019238822A2 (en) * | 2018-06-15 | 2019-12-19 | Iq Structures S.R.O. | Luminaires and optical elements for use therein |
| CN208315157U (zh) * | 2018-07-06 | 2019-01-01 | 石景华 | 一种可通过手机app连接的全息显示设备 |
| CN209215876U (zh) * | 2018-09-14 | 2019-08-06 | 泉州市晟彩光电科技有限公司 | 一种便携式微型全息成像装置 |
| CN109709784A (zh) * | 2019-02-01 | 2019-05-03 | 暨南大学 | 超表面彩色矢量复振幅全息元件 |
| CN110246442A (zh) * | 2019-07-12 | 2019-09-17 | 长春明轩文化传媒有限公司 | 全息影像展示系统 |
| CN110595395A (zh) * | 2019-10-25 | 2019-12-20 | 石家庄铁道大学 | 光纤光栅测斜仪 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 刘辉等: "《红外光电探测原理》", 30 April 2016, 北京：国防工业出版社 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110989316B (zh) | 2021-11-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4023553B2 (ja) | テーパ状多層照明装置 | |
| WO2020135634A1 (zh) | 基于二维光栅的平面光波导 | |
| CN104981651B (zh) | 模拟自然照明的人工照明系统和包括人工照明系统的建筑 | |
| US20150029717A1 (en) | Shaped microstructure-based optical diffusers for creating batwing and other lighting patterns | |
| TWI671567B (zh) | 基於微結構多光束元件的多視域背光件、顯示器、及其操作方法 | |
| US10302275B2 (en) | Microstructure-based diffusers for creating batwing lighting patterns | |
| JP7196832B2 (ja) | 画像表示装置 | |
| JP2021508165A (ja) | モード切り替え可能なバックライト、ディスプレイ、および方法 | |
| US20140376220A1 (en) | Microstructure-based optical diffusers for creating batwing and other lighting patterns | |
| JP2016505870A (ja) | バンディング効果が軽減した反射型若しくは半透過型オートステレオスコピックディスプレイ | |
| TWI623779B (zh) | 採用反射格柵隔島的格柵式背光板、電子顯示器以及方法 | |
| KR20070065790A (ko) | 광원 패키지 구조물 | |
| US20140022783A1 (en) | Light transmissive structures and fabrication methods for controlling far-field light distribution | |
| WO2019063753A1 (en) | ARTIFICIAL LIGHTING SYSTEM IMITATING A SUNNY SKY | |
| US20020126086A1 (en) | Display apparatus | |
| CN110989316B (zh) | 微型立体全息成像装置 | |
| CN100555072C (zh) | 投影机 | |
| WO2018043204A1 (ja) | 表示装置 | |
| CN114397766B (zh) | 一种空中悬浮3d成像装置 | |
| WO2014179912A1 (zh) | 一种灯具 | |
| WO2023025605A1 (en) | Modulated linear lens | |
| WO2020050098A1 (ja) | 画像表示装置 | |
| CN112639358B (zh) | 反射器和用于形成反射器的起始片材 | |
| TWI554722B (zh) | A lens structure and a light source module using the lens structure | |
| CN212226937U (zh) | 可调式光学系统及车灯 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |