一种具有像面全息结构的投影屏制造技术

本发明专利技术公开了一种具有像面全息结构的投影屏，其特征在于：在投影屏幕主体上附着有像面全息信息，所述像面全息信息为在投影屏幕的竖直方向上带有延展趋势的散斑结构，定义组成散斑的微小衍射颗粒结构在竖直方向为长径Ｌ，在水平方向为短径Ｗ，则１．５Ｗ≤Ｌ≤１０Ｗ。本发明专利技术同时公开了采用二步成像法制备所述投影屏的方法。本发明专利技术的投影屏具有高亮、清晰及透明的特点，对环境的要求不高，适合高端的消费场所使用；也适合追求时尚的人士做家庭影院使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种投影装置的部件，具体涉及一种具有像面全息结构的投影屏及其制造方法。
技术介绍
在投影系统中，投影屏与投影机的配合是获得好的投影效果的必要条件。目前市场上常见的投影屏幕有白塑布投影屏幕、玻璃珠投影屏幕和银色珍珠投影屏幕。白塑布投影屏幕属于扩散型，从理论上来说，所有方向的显示屏增益值(GS)都是1，但其实际值接近于0.9。由于增益低，对环境光线非常敏感，只能在暗室中使用。玻璃珠投影屏幕属于回归型，这种投影幕的反射特性有点类似反光路标的光学特点。当光线投射在玻璃珠上时，光线会自然返回，简而言之，最大辐射强度返回到光源，也就是投影机。这种类型的投影屏幕，增益(GS)约为1.5到3。银色珍珠投影屏幕属于反射型，这种类型的投影幕可以提供最大辐射强度，就像镜子反射光一样。投影幕的增益和扩散是互相作用的，如果光线的扩散不足，就可获得较高的投影屏幕增益值，但易出现明显的亮斑。银色珍珠投影屏幕的增益范围较广，从1.5到10。这种投影幕亮度很高，但增益值越高，带来的代价是视角越窄。由于基于传统光学漫反射原理，上述几种投影屏幕都不透明，观察者无法透过屏幕看到屏幕后的物体；同时，在图像还原过程中，由于光线大面积散射，造成大量光线浪费，使图像对比度下降，图像还原不自然，图像亮度降低，这种情况下要提高画面的对比度，只能提高投影机的光输出，对投影机的要求就要提高，成本就会增加；且投影质量受到周边环境亮度的影响。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种具有透明度、高清晰、耐强光等特点的投影屏，并通过压缩无用视角，提高投影光线的利用率。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是一种具有像面全息结构的投影屏，在投影屏幕主体上附着有像面全息信息，所述像面全息信息为在投影屏幕的竖直方向上带有延展趋势的散斑结构，定义组成散斑的微小衍射颗粒结构在竖直方向为长径L，在水平方向为短径W，则1.5W≤L≤10W。上述技术方案中，构成所述像面全息信息的散斑结构由均匀分布于投影屏幕上的散斑结构阵列构成，所述阵列中的每一像素均为所述的竖直方向上带有延展趋势的散斑结构。提高投影屏的亮度，并使其对使用环境要求不高，本技术方案采用在竖直方向上有一定趋势的散班屏使其制作的投影屏在竖直方向对光线有一定的压缩。根据图1所示，若把投影屏纵向分成2n块大像素组，投影屏第i块的入射角为θi可以根据以下方程得到tanθi＝((i-n)*l+L/tan(β))/L根据θi角，我们可以得出制作光路中，入射角，再现角的角度。为使其适合工业化制作，如附图2所示，对整个投影屏分成的每一像素块采用相同的最佳再现光角度。理论上投影仪的照射角度符合每一像素块的最佳再现光角度时其投影效果最好，而在实际制作中，投影屏属于薄全息，对角度的选择性不是特别敏感，所以投影仪的照射角度不完全符合每一像素块的最佳再现光角度对整体效果影响并不是很大。上述具有像面全息结构的投影屏的制作方法，包括如下步骤(1)采用二步拍摄法在光刻胶板上记录像面全息的信息；第一步激光器发出激光光束通过分束器分为两路，一路作为物光，另一路作为参考光，物光经过散斑屏与参考光汇射于光刻胶板上曝光，获得第一光刻胶板；第二步激光器发出激光光束，激光光束通过分束器分为两路，一路作为第一光刻胶板的再现光，另一路作为参考光，从第一光刻胶板上产生的衍射光与参考光汇射于光刻胶板上曝光获得第二光刻胶板，再现光与第一光刻胶板中的物光互为共轭光，第一光刻胶板的像成在第二步中光刻胶板放的位置；(2)对曝光后的第二光刻胶板进行显影，电铸、拼版，获得具有像面全息结构的母版；(3)用步骤(2)获得的模板在热塑材料或薄膜上压制获得具有像面全息结构的投影屏。上述技术方案中，所述的“在热塑材料或薄膜上压制”可以采用微纳米压印技术或采用精密薄膜模压设备实现。热塑材料或薄膜为透明或半透明材料可以选用聚氯乙烯、聚碳酸酯、双向拉伸聚丙烯或透明聚酯薄膜等。进一步的技术方案，在获得的投影屏表面镀制透明或半透明介质的保护层，可以是单面镀层，也可以是双面镀层。上述技术方案中，在步骤(1)的第一步和第二步中，分别在物光和参考光光路中设置空间滤波器，对物光和参考光进行滤波处理。所述的空间滤波器包括扩束镜和针孔，所述的扩束镜置于针孔的前端。采用上述方法的具有像面全息结构的投影屏制作系统，至少包括激光器、照相快门、分束器、透镜、散斑屏和光刻胶板。其中，第一步中所述激光光束通过分束器分为两路，一路获取透镜的物光，另一路作为参考光，所述物光与参考光以一夹角汇射于第一光刻胶板上；所述的照相快门置于激光光束前端。第二步中所述激光光束通过分束器分为两路，一路为再现光，另一路作为参考光，所述第一光刻胶板的衍射光与参考光以一夹角汇射于第二光刻胶板上；所述的照相快门置于激光光束前端。该系统还包括四个空间滤波器，其中两个空间滤波器分别置于第一步中物光和参考光的光路中，对物光和参考光进行相应的滤波处理，另为两个空间滤波器分别置于第二步中再现光和参考光的光路中，对再现光和参考光进行相应的滤波处理。所述的空间滤波器包括扩束镜和针孔，所述的扩束镜置于针孔的前端。上述制作方法的一种变例是，采用如下步骤1)采用全息拍摄法在光刻胶板上记录散斑屏的像信息。2)采用自动控制激光全息光刻系统在光刻胶板上记录像面全息结构的阵列。3)对曝光后的光刻胶板进行显影，电铸、拼版产生像面全息结构阵列母版。4)采用微纳米压印技术或采用精密薄膜模压设备制造具有像面全息结构的衍射投影屏。所述的步骤1)包括如下步骤激光器发出激光光束，激光光束通过分束器分为两路，一路作为物光，另一路作为参考光，物光与参考光以一夹角汇射于光刻胶板上曝光记为H1。所述的步骤2)包括如下步骤21)激光器发出激光光束，激光光束通过分束器分为两路，一路作为物光，另一路作为参考光，物光与参考光以一夹角汇射于光刻胶板上曝光。22)计算机通过驱动器控制照相快门的开闭和光刻胶板的移动，使照相快门的开闭和光刻胶板的移动相谐调。在光刻胶板上均匀地记录像面全息阵列的信息，在本专利技术中，计算机可以通过激光全息光刻系统控制曝光时间、曝光量等，同时计算机通过驱动器控制二维平台的位移使光刻胶板在x方向和y方向的精确移动。所述的步骤4)中，所述的热塑材料或薄膜为透明或半透明材料。所述的热塑材料可为聚氯乙烯、聚碳酸酯或双向拉伸聚丙烯等。所述的薄膜可以采用透明聚酯薄膜。所述的步骤4)之后还包括如下步骤5)在模压后的全息柱面透镜阵列结构层基体上镀保护层。所述的步骤5)中，所述的保护层为透明或半透明介质保护层。其制作系统至少包括计算机、激光器、相快门、分束器、透镜、条形散斑屏、光阑、三维平台、驱动器和光刻胶板，其中，第一步，激光器发出激光光束，激光光束通过分束器分为两路，一路作为物光，另一路作为参考光，物光与参考光以一夹角汇射于光刻胶板上曝光记为H1。第二步所述的激光器发出激光光束通过分束器分为两路，一路获取透镜的物光，另一路作为参考光，所述物光与参考光以一夹角汇射于光刻胶板上；所述的照相快门置于激光光束前端，控制物光和参考光在光刻胶板上的曝光；所述计算机控制照相快门的开闭、曝光量，和光刻胶板的移动，使照相快门的开闭和光刻胶板的移动相谐调。该系统还包括四个空间滤波器，所述的四个空间滤波器分别置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有像面全息结构的投影屏，其特征在于：在投影屏幕主体上附着有像面全息信息，所述像面全息信息为在投影屏幕的竖直方向上带有延展趋势的散斑结构，定义组成散斑的微小衍射颗粒结构在竖直方向为长径Ｌ，在水平方向为短径Ｗ，则１．５Ｗ≤Ｌ≤１０Ｗ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴智华，周雷，陈林森，浦东林，周小红，魏国军，谢正东，
申请(专利权)人：苏州苏大维格数码光学有限公司，苏州大学，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]