CN117111192A - 光栅散射屏的制作方法、系统、透明显示投影系统及信号灯 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光栅散射屏的制作方法、系统、透明显示投影系统及信号灯。光栅散射屏的制作方法为提供光栅记录板和匀光片；将所述匀光片设置于所述光栅记录板的一侧；提供物光和参考光，利用所述物光和所述参考光对所述光栅记录板进行一次曝光，曝光时，所述匀光片在所述参考光的传输路径上。当投影光机照射光栅散射屏时，整个投影画面会进行散射成像，最终被观看者接收。可以在成本较低的条件下，制备出透明度较高的光栅散射屏供投影使用。在投影使用时，画面清晰度和无投影部分的透明度依旧很好，并且制造方便，无论是一块光栅散射屏直接成型还是使用多块光栅散射屏拼接组合成更大屏幕，原理和技术都比较方便，成本也比较低廉，更具有实用性。

Description

光栅散射屏的制作方法、系统、透明显示投影系统及信号灯

技术领域

本申请实施例涉及显示技术领域，尤其涉及一种光栅散射屏的制作方法、系统、透明显示投影系统及信号灯。

背景技术

投影仪投影技术，作为现有投影技术中最成熟的技术，随着技术发展和应用的需要，承接投影实像的投影板从不透明的白幕布发展到半透半反膜、扩散片等，实现了既能看到所投影的信息，又能看到投影板后面场景信息，应用在商场橱窗、会展展台等场景环境下作为宣传展示屏幕。使观看者能够同时看到投影信息和后面的场景信息，可以使画面叠加杂糅，使投影信息悬浮于空间中，增加了立体感。

但是，此种技术需要利用投影板承接投影像，投影板所使用的半透半反膜、扩散片等材料一般都有较大的颗粒感，这就会大大降低通过投影板观看其后面的场景时的成像质量。

OLED自发光透明显示屏技术为基于OLED自发光的透明屏，可以很好的实现上述空间透明显示的功能，并且因为其材质表面光滑，可以很清晰的看到屏幕上显示图像的同时，显示屏后面的物体和场景。

但是OLED自发光透明显示屏技术，其成本很高，并且目前受制于工艺技术等，做成的OLED自发光透明显示屏尺寸有限，作为电视机使用尚可，作为商场橱窗或会展展台等需要更大幅面的显示器件，其显示面积远远不够。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种光栅散射屏的制作方法、系统、透明显示投影系统及信号灯。

本申请提供一种光栅散射屏的制作方法，包括：

提供光栅记录板和匀光片；

将所述匀光片设置于所述光栅记录板的一侧；

提供物光和参考光，利用所述物光和所述参考光对所述光栅记录板进行一次曝光，曝光时，所述匀光片在所述参考光的传输路径上。

在其中一个实施例中，包括：

提供全反射镜；

将所述光栅记录板、所述匀光片以及所述全反射镜依次贴合设置；

提供激光束，利用所述激光束对所述光栅记录板进行一次曝光，曝光时，所述激光束照射在所述光栅记录板的第一侧后，透射至所述全反射镜，所述全反射镜对其进行反射，反射后的激光束经所述匀光片扩散后照射在所述光栅记录板的第二侧。

在其中一个实施例中，包括：

利用第一曝光光源系统提供所述激光束，所述激光束为发散球面波。

在其中一个实施例中，包括：

利用第二曝光光源系统提供所述激光束，所述激光束为汇聚球面波。

在其中一个实施例中，包括：

所述物光和所述参考光为一三色激光器系统发出的激光束经不同的光路调整结构调制形成的。

基于相同的发明构思，本申请提供一种光栅散射屏的制作系统，包括曝光光源系统、光栅记录板和匀光片；

所述匀光片设置于所述光栅记录板的一侧，所述曝光光源系统用于提供物光和参考光，利用所述物光和所述参考光对所述光栅记录板进行一次曝光，曝光时，所述匀光片在所述参考光的传输路径上。

在其中一个实施例中，所述曝光光源系统包括：

三色激光器系统，用于提供激光束；

全反射镜，所述光栅记录板、所述匀光片以及所述全反射镜依次贴合设置；

曝光时，所述三色激光器系统用于提供激光束，所述激光束照射在所述光栅记录板的第一侧后，透射至所述全反射镜，所述全反射镜对其进行反射，反射后的激光束经所述匀光片扩散后照射在所述光栅记录板的第二侧。

在其中一个实施例中，所述曝光光源系统包括：

三色激光器系统，用于提供激光束；

第一光路调整结构，用于对所述激光束进行调整形成所述物光；以及

第二光路调整结构，用于对所述激光束进行调整形成所述参考光。

基于相同的发明构思，本申请提供一种透明显示投影系统，包括投影光机和光栅散射屏，所述光栅散射屏为通过上述实施例中任意一种光栅散射屏的制作方法制备得到。

在其中一个实施例中，所述投影光机为激光扫描成像仪器或者投影仪。

在其中一个实施例中，所述光栅散射屏为全息光栅散射屏、微纳光栅散射屏或者衍射光栅散射屏中的一种。

基于相同的发明构思，本申请提供一种信号灯，包括上述透明显示投影系统。

本申请提供一种光栅散射屏的制作方法、系统、透明显示投影系统及信号灯。透明显示投影系统包括投影光机和光栅散射屏。光栅散射屏的制作方法为提供光栅记录板和匀光片；将所述匀光片设置于所述光栅记录板的一侧；提供物光和参考光，利用所述物光和所述参考光对所述光栅记录板进行一次曝光，曝光时，所述匀光片在所述参考光的传输路径上。当投影光机照射光栅散射屏时，整个投影画面会进行散射成像，最终被观看者接收。可以在成本较低的条件下，制备出透明度较高的光栅散射屏供投影使用。在投影使用时，画面清晰度和无投影部分的透明度依旧很好，并且制造方便，无论是一块光栅散射屏直接成型还是使用多块光栅散射屏拼接组合成更大屏幕，原理和技术都比较方便，成本也比较低廉，更具有实用性。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本申请实施例提供的一种光栅散射屏的制作方法流程图；

图2为本申请实施例提供的第一种光栅散射屏的制作系统结构示意图；

图3为本申请实施例提供的第一种制作光程中的光学原理细节图；

图4为本申请实施例提供的第一种透明显示投影系统的使用示意图；

图5本申请实施例提供的第二种光栅散射屏的制作系统结构示意图；

图6为本申请实施例提供的第二种透明显示投影系统的使用示意图；

图7为本申请实施例提供的第三种光栅散射屏的制作系统结构示意图；

图8本申请实施例提供的第三种制作光程中的光学原理细节图；

图9为本申请实施例提供的第三种透明显示投影系统的使用示意图；

图10为本申请实施例提供的第四种光栅散射屏的制作系统结构示意图；

图11本申请实施例提供的第四种透明显示投影系统的使用示意图。

主要元件附图标记说明

100、光栅散射屏；20、光栅记录板；30、匀光片；40、全反射镜；201、激光扫描成像仪器；202、投影仪。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合本申请实施例中的附图，通过具体实施方式，完整地描述本申请的技术方案。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本申请的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下获得的所有其他实施例，均落入本申请的保护范围之内。

请参见图1，本申请提供一种光栅散射屏100的制作方法。所述方法包括：

S10，提供光栅记录板20和匀光片30；

S20，将所述匀光片30设置于所述光栅记录板20的一侧；

S30，提供物光和参考光，利用所述物光和所述参考光对所述光栅记录板20进行一次曝光，曝光时，所述匀光片30在所述参考光的传输路径上。

步骤S10中，可以理解的是，光栅记录板20可以包括基底和设置在基底上的光栅感光层。基底可以为光学透明玻璃或树脂。光栅感光层的材料可以为银盐干板、重铬酸盐明胶、光致聚合物、聚合物分散液晶、光刻胶或者光折变玻璃中的一种或多种。

匀光片30也可被称为散射片或者扩散片。匀光片30的散射角度与制备完成后的光栅散射屏100的散射角度一致。可以根据使用需要，通过更换匀光片30，以调节所需匀光片30的散射角度。

步骤S20中，匀光片30可以与光栅记录板20贴合设置，匀光片30也可以有间隔的设置于光栅记录板20的一侧。

步骤S30中，通过曝光光源系统提供物光和参考光。曝光光源系统的具体结构不做限定，可以根据后续投影照明成像需要进行选择即可。为了方便理解，下面将示例性的给出几种曝光光源系统的结构及曝光步骤。曝光后得到的光栅散射屏100可以是全息光学散射屏(HOE膜)。光栅散射屏100也可以是衍射光学散射屏(DOE膜)。光栅散射屏100还可以是微纳光栅散射屏。下述光栅散射屏100的具体制作方法均以HOE制作过程为例。

本实施例中，光栅散射屏100的制作方法为提供光栅记录板20和匀光片30；将所述匀光片30设置于所述光栅记录板20的一侧；提供物光和参考光，利用所述物光和所述参考光对所述光栅记录板20进行一次曝光，曝光时，所述匀光片30在所述参考光的传输路径上。当投影光机照射光栅散射屏时，整个投影画面会进行散射成像，最终被观看者接收。可以在成本较低的条件下，制备出透明度较高的光栅散射屏供投影使用。在投影使用时，画面清晰度和无投影部分的透明度依旧很好，并且制造方便，无论是一块光栅散射屏直接成型还是使用多块光栅散射屏拼接组合成更大屏幕，原理和技术都比较方便，成本也比较低廉，更具有实用性。

在其中一个实施例中，所述方法包括：

提供全反射镜40；

将所述光栅记录板20、所述匀光片30以及所述全反射镜40依次贴合设置；

提供激光束，利用所述激光束对所述光栅记录板20进行一次曝光，曝光时，所述激光束照射在所述光栅记录板20的第一侧后，透射至所述全反射镜40，所述全反射镜40对其进行反射，反射后的激光束经所述匀光片30扩散后照射在所述光栅记录板20的第二侧。

在其中一个实施例中，利用第一曝光光源系统提供所述激光束，所述激光束为发散球面波。

如图2和3所示，第一曝光光源系统包括RGB三色激光器和空间滤波器1。RGB三色激光器进行合束成白光后，利用空间滤波器1进行扩束，经扩束后的发散球面波照射在光栅记录板20上，光栅记录板20后紧贴放置一层有一定扩散角度的匀光片30，并在匀光片30后面放置一个全反射镜40，之后按所使用的光栅感光层的材料所需要的曝光量进行曝光，再按照所需要的后处理过程对曝光记录的光栅条纹进行固化，即可得到所需要的光栅散射屏100。

在另一个实施例中，利用第二曝光光源系统提供所述激光束，所述激光束为汇聚球面波。

如图7和8所示，第一曝光光源系统包括RGB三色激光器、空间滤波器1、准直透镜和空间光调制器。RGB三色激光器进行合束成白光后，利用空间滤波器1进行扩束，并利用准直透镜将其准直为平行光。经准直后的平行光照射在空间光调制器上。空间光调制器将平行光调制成多组的汇聚球面波照射在光栅记录板20上，光栅记录板20后紧贴放置一层有一定扩散角度的匀光片30，并在匀光片30后面放置一个全反射镜40，之后按所使用的光栅感光层的材料所需要的曝光量进行曝光，再按照所需要的后处理过程对曝光记录的光栅条纹进行固化，即可得到所需要的光栅散射屏100。

在其中一个实施例中，步骤S30中的所述物光和所述参考光为一三色激光器系统发出的激光束经不同的光路调整结构调制形成的。

具体的，曝光光源系统用于提供物光和参考光。曝光光源系统包括三色激光器系统、第一光路调整结构和第二光路调整结构。

三色激光器系统用于提供激光束。第一光路调整结构用于对所述激光束进行调整形成所述物光。第二光路调整结构用于对所述激光束进行调整形成所述参考光。

可选的，如图5所示，三色激光器系统包括RGB三色激光器。第一光路调整结构包括分束镜1、反射镜2、空间滤波器1和分束镜2。第二光路调整结构包括分束镜1、反射镜3、空间滤波器2、准直透镜和分束镜2。分束镜2可以设置在匀光片30和光栅记录板20之间。RGB三色激光器进行合束成白光后，利用分束镜1进行分束，之后利用反射镜2反射进入空间滤波器1中进行扩束，最后经分束镜2反射后照射在光栅记录板20上，此束光束定义为物光。物光束因为被分束镜2反射，所以在分束镜2另一侧存在一个物光虚汇聚点，该点与实际的物光交点(从空间滤波器1扩散出的点)关于分束镜2对称，并且该点也是将来在使用时，最佳放置激光扫描成像仪器201的位置。经分束镜1分束后的另一路光束经反射镜3反射后进入空间滤波器2和准直透镜调制为平行光后照射在匀光片30上，透射过匀光片30后的光波再透射过分束镜2后，最后照射在光栅记录板20上，此路光束定义为参考光。之后按所使用的光栅感光层的材料所需要的曝光量进行曝光，再按照所需要的后处理过程对曝光记录的光栅条纹进行固化，即可得到所需要的光栅散射屏100。

可选的，如图10所示，三色激光器系统包括RGB三色激光器、空间滤波器1和准直透镜。第一光路调整结构包括分束镜1和空间光调制器。第二光路调整结构包括分束镜1和反射镜2。RGB三色激光器进行合束成白光后，进入空间滤波器1中进行扩束，之后利用准直透镜将扩束后的光变为平行光。准直后的平行光经分束镜1进行分束，其中一束平行光透过分束镜照射在空间光调制器上，空间光调制器将平行光调制成多组的汇聚光汇聚照射在光栅记录板20上。此束光束定义为物光，经分束镜1分束后的另一路光束经反射镜2反射后照射在匀光片30上，透射过匀光片30后的光波照射在光栅记录板20上，此路光束定义为参考光。之后按所使用的光栅感光层的材料所需要的曝光量进行曝光，再按照所需要的后处理过程对曝光记录的光栅条纹进行固化，即可得到所需要的光栅散射屏100。

基于相同的发明构思，本申请提供一种透明显示投影系统，包括投影光机和光栅散射屏100，所述光栅散射屏100为通过上述实施例中任意一种光栅散射屏100的制作方法制备得到。

在其中一个实施例中，所述投影光机为激光扫描成像仪器201或者投影仪202。

在其中一个实施例中，所述光栅散射屏100为全息光栅散射屏100、微纳光栅散射屏100或者衍射光栅散射屏100中的一种。

可以理解的是，当投影光机为激光扫描成像仪器201时，可以采用如图2和图5所示的光栅散射屏100的制作系统制作光栅散射屏100，以符合激光扫描成像仪器201的成像原理。激光扫描成像仪器201放置位置与光栅散射屏100的制作系统中空间滤波器1的位置有关。如图4或图6所示，将光扫描成像仪器放置于合适的位置，因为激光扫描成像仪器201的成像原理为激光束扫描成像，每一束扫描激光束照射在光栅散射屏100上都会发生衍射后被散射，即为一个散射的像素点，并且散射角与拍摄时使用的匀光片30本身的散射角度一致，当激光扫描成像仪器201扫描完一整幅面的画面时，光栅散射屏100上所有被扫描激光束照射过的点都会行成一个一个的散射成像的像素点，即整个投影画面都会进行散射成像，最终被观看者看到。此时的成像原理类似于投影仪202照射在白色幕布上，画面进行漫反射成像或透射成像最终被人眼所看到。又因为激光扫描成像仪器201的光源为激光光源，衍射效率很高，成像亮度和清晰度都很高，并且衍射效率可以通过拍摄制作时进行适当的降低控制，成像亮度也可以通过激光扫描成像仪器201投影时调高或调低以适应实际的环境使用。但是对于未被照射或画面中未参与成像的区域，由于没有对应位置和角度和对应波长的激光照射在光栅散射屏100上，不会形成衍射成像，其作用就只是透明显示后方物体或场景，透明度很高(类似于玻璃的透明度)。进而使得整个投影画面好像浮于空中进行成像，观看者在观看透明显示所成的图像的同时，也可以很清晰的看到光栅散射屏100后面的物体和场景，也就实现了透明显示的投影功能，这种技术的制作成本相较于OLED自发光透明显示屏要低廉简便的多，利于直接制作大幅面透明显示，或者利于屏幕拼接技术进行更大幅面的拼接成像也可以使用较低成本实现大幅面的透明显示投影功能，更适合于商场橱窗、展会展台等显示场景。

可以理解的是，当投影光机为投影仪202时，可以采用如图7和图10所示的光栅散射屏100的制作系统制作光栅散射屏100，以符合投影仪202的成像原理。投影仪202放置位置与光栅散射屏100的制作系统中空间光调制器的位置有关。如图9或图11所示，将投影仪202放置于合适的位置，因为投影仪202上每个像素的光束照射在光栅散射屏100上，都会发生衍射后被散射，即为一个散射的像素点，并且散射角与拍摄时使用的匀光片30本身的散射角度一致，光栅散射屏100上所有被投影仪202照射过的点都会行成一个一个的散射成像的像素点，即整个投影画面都会进行散射成像，最终被观看者看到，此时的成像原理类似于投影仪202照射在白色幕布上，画面进行漫反射成像或透射成像最终被人眼所看到。成像亮度和清晰度都很高，并且衍射效率可以通过拍摄制作时进行适当的降低控制，成像亮度也可以通过投影仪202投影时调高或调低以适应实际的环境使用。但是对于未被照射或画面中未参与成像的区域，由于没有对应位置和角度和对应波长的激光照射在光栅散射屏100上，不会形成衍射成像，其作用就只是透明显示后方物体或场景，透明度很高(类似于玻璃的透明度)。进而使得整个投影画面好像浮于空中进行成像，观看者在观看透明显示所成的图像的同时，也可以很清晰的看到光栅散射屏100后面的物体和场景，也就实现了透明显示的投影功能，这种技术的制作成本相较于OLED自发光透明显示屏要低廉简便的多，利于直接制作大幅面透明显示，或者利于屏幕拼接技术进行更大幅面的拼接成像也可以使用较低成本实现大幅面的透明显示投影功能，更适合于商场橱窗、展会展台等显示场景。

基于相同的发明构思，本申请提供一种信号灯，包括上述透明显示投影系统。本技术方案为基于光栅散射屏的信号灯方案，相较于传统的LED阵面信号灯大大缩减了体积，便于做成具有备用信号灯的小体积的两套信号灯，也可以根据实际需求更改所投射的信号图形。

注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，本申请的各个实施方式的特征可以部分地或者全部地彼此耦合或组合，并且可以以各种方式彼此协作并在技术上被驱动。对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新选择、相互结合和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种光栅散射屏的制作方法，其特征在于，包括：

提供光栅记录板和匀光片；

将所述匀光片设置于所述光栅记录板的一侧；

提供物光和参考光，利用所述物光和所述参考光对所述光栅记录板进行一次曝光，曝光时，所述匀光片在所述参考光的传输路径上。

2.根据权利要求1所述的光栅散射屏的制作方法，其特征在于，包括：

提供全反射镜；

将所述光栅记录板、所述匀光片以及所述全反射镜依次贴合设置；

提供激光束，利用所述激光束对所述光栅记录板进行一次曝光，曝光时，所述激光束照射在所述光栅记录板的第一侧后，透射至所述全反射镜，所述全反射镜对其进行反射，反射后的激光束经所述匀光片扩散后照射在所述光栅记录板的第二侧。

3.根据权利要求2所述的光栅散射屏的制作方法，其特征在于，包括：

利用第一曝光光源系统提供所述激光束，所述激光束为发散球面波。

4.根据权利要求2所述的光栅散射屏的制作方法，其特征在于，包括：

利用第二曝光光源系统提供所述激光束，所述激光束为汇聚球面波。

5.根据权利要求1所述的光栅散射屏的制作方法，其特征在于，包括：

所述物光和所述参考光为一三色激光器系统发出的激光束经不同的光路调整结构调制形成的。

6.一种光栅散射屏的制作系统，其特征在于，包括曝光光源系统、光栅记录板和匀光片；

所述匀光片设置于所述光栅记录板的一侧，所述曝光光源系统用于提供物光和参考光，利用所述物光和所述参考光对所述光栅记录板进行一次曝光，曝光时，所述匀光片在所述参考光的传输路径上。

7.根据权利要求6所述的光栅散射屏的制作系统，其特征在于，所述曝光光源系统包括：

三色激光器系统，用于提供激光束；

全反射镜，所述光栅记录板、所述匀光片以及所述全反射镜依次贴合设置；

曝光时，所述三色激光器系统用于提供激光束，所述激光束照射在所述光栅记录板的第一侧后，透射至所述全反射镜，所述全反射镜对其进行反射，反射后的激光束经所述匀光片扩散后照射在所述光栅记录板的第二侧。

8.根据权利要求6所述的光栅散射屏的制作系统，其特征在于，所述曝光光源系统包括：

三色激光器系统，用于提供激光束；

第一光路调整结构，用于对所述激光束进行调整形成所述物光；以及

第二光路调整结构，用于对所述激光束进行调整形成所述参考光。

9.一种透明显示投影系统，其特征在于，包括投影光机和光栅散射屏，所述光栅散射屏为通过权利要求1-5中任意一种光栅散射屏的制作方法制备得到。

10.一种信号灯，其特征在于，包括上述透明显示投影系统。