基于体全息图的交互显示模组及体全息图制作光路、方法技术

技术编号：40352794 阅读：5 留言：0更新日期：2024-02-09 14:37

本发明专利技术公开了一种基于体全息图的交互显示模组及体全息图制作光路、方法，模组包括：照明光源、准直透镜、体全息图、摄像头和控制面板；准直透镜用于对照明光源发出的发散球面波进行准直，形成平面照明光；体全息图记录了所需图像的波前信息，通过图像光与离轴的平面参考光进行干涉曝光制造而成；摄像头用于拍摄投影图像，并将拍摄的图像通过控制面板传给车载主机，由车载主机根据投影图像的变化进行操作，控制面板用于控制照明光源的开启或关闭，调节照明光源的亮度，以及控制摄像头开启拍照并将拍摄图像发送给车载主机。本发明专利技术可避免传统基于光刻的计算全息图再现时存在共轭像和衍射效率低问题，提高了能量利用率并减小了彩色显示模组的体积。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及投影显示，特别涉及一种基于体全息图的车载投影交互显示模组及体全息图制作光路、方法。

技术介绍

1、随着汽车智能化的发展，用于车载投影交互的显示功能变得逐步普及，比如安装于汽车后视镜底部，向地面投影特定图像用于迎宾，通过对图像进行交互自动开启车门等，或安装于车尾向地面投影特定图像，通过与投影图像的交互实现汽车后备箱开启关闭功能等。实现这些投影显示可通过微型的投影光机进行投影实现，如lcos投影光机、dmd投影光机或lbs投影光机等向地面投影特定图像，这些车载投影交互中一般使用特定设计图案，或进行一定的动画展示，显示内容较为简单，此时使用微投光机来实现投影功能存在成本过高的问题。在交互时，通过摄像头拍摄投影图像，当拍摄的图像被破坏时，比如人脚踩图像区域导致图像破坏，该结果被采集并触发汽车进行特定动作的操作，如打开车门、开启后备箱、关闭后背箱等，实现交互。

2、使用ld(laser diode，激光二极管)与计算全息图的组合来实现特定图案或一定动画图案的显示并进行交互是一种低成本高效的方案，我们对应用于高分辨率投影的纯相位全息图算法进行了研究并实现了相关投影交互功能，然而基于计算全息的交互投影，投影图像中存在0级和共轭光，导致投影的能量利用率降低，通过提升照明光的亮度可以提高投影显示亮度，但是提升照明光必然导致散热问题，需增大散热装置从而模组的体积增大，另一方面，更高亮度的照明光照明计算全息图时，光的热效应增强，从而容易导致计算全息图热损伤。高能量利用率的投影交互模组研发对车载投影交互具有重要的价值。

3、相比于通过光刻制造的计算全息图，体全息是一种在厚的全息感光材料内部形成复杂3d结构的全息图，具有波长和角度选择性：即仅在特定角度特定波长的光照明时，满足布拉格衍射条件，产生高衍射效率的一级衍射光，而无共轭光干扰，是一种高能量利用率的全息图，但一般体全息图仅对实际3d物体进行干涉拍照用于3d显示，用体全息来实现高能量的投影交互尚未见到报道。

4、为了解决上述问题，本专利技术提出了一种基于体全息图的车载投影交互显示模组及体全息图制作光路、方法。

技术实现思路

1、本专利技术的主要目的在于提出一种基于体全息图的车载投影交互显示模组及体全息图制作光路、方法，旨在提升能量利用率。

2、为实现上述目的，本专利技术提出一种基于体全息图的交互显示模组，包括：照明光源、准直透镜、体全息图、摄像头和控制面板；其中，

3、所述控制面板与车载主机、所述摄像头、所述照明光源连接；所述准直透镜用于对所述照明光源发出的发散球面波进行准直，形成平面照明光；所述体全息图记录了所需图像的波前信息，通过图像光与离轴的平面参考光进行干涉曝光制造而成；所述摄像头用于拍摄投影图像，并将拍摄的图像通过所述控制面板传给所述车载主机，由所述车载主机根据所述投影图像的变化进行操作，所述控制面板用于控制所述照明光源的开启或关闭，调节所述照明光源的亮度，以及控制所述摄像头开启拍照并将拍摄图像发送给所述车载主机。

4、本专利技术的进一步技术方案是，所述照明光源采用ld光源，所述照明光源包括红光、绿光或蓝光中的一种或多种，当仅使用一种ld光源时，投影图像为与所述ld光源的波长对应的单色投影，当照明光源为多种时，投影图像为多种激光光谱组合而成的彩色投影图像。

5、本专利技术的进一步技术方案是，所述准直透镜用于对所述ld光源发出的发散球面波进行准直，形成平面照明光，相对应的，当所述基于体全息图的投影交互显示模组中仅使用一个所述ld光源时，仅包含一个准直透镜，仅对所述ld光源进行准直；当所述基于体全息图的投影交互显示模组中包含两色或者三色所述ld光源时，包含两个或者三个准直透镜，分别对两色或三色ld光源进行准直，获得对应的平面波，当使用两种或三种颜色ld光源进行显示时，两种或者三种波长的ld光源准直之后，通过反射镜和二向色镜的组合进行合束，合束后的光用于照明。

6、本专利技术的进一步技术方案是，应用于所述体全息图的全息感光材料包括银盐材料、光致聚合物材料或聚合物分散液晶材料中的一种或多种；

7、单色显示时，所述体全息图仅记录单个颜色通道的图像；彩色显示时，所述体全息图包含一层、两层或三层结构中的一种，其中一层结构中同时记录了所需要显示颜色的图像信息，二层结构中的两层分别记录了所需显示图像颜色通道的部分通道；三层结构时，每一层记录红色、绿色和蓝色彩色图像通道中的一种。

8、本专利技术的进一步技术方案是，所述摄像头为ccd摄像头或者cmos摄像头。

9、为实现上述目的，本专利技术还提出一种体全息图制作光路，所述光路包括依次设置的计算全息图、第一透镜、光阑、第二透镜和全息干板；

10、所述计算全息图包括菲涅尔全息图或傅里叶变换全息图，所述菲涅尔全息图或傅里叶全息图是通过计算产生的物光和离轴平面参考光干涉形成的，然后通过激光直写、投影曝光或电子束曝光方式曝光到光刻胶版而制造的。

11、本专利技术的进一步技术方案是，所述计算前息图之前设有离轴平面波i，所述离轴平面波i与计算全息图计算时使用的离轴平面波相对应，照明所述计算全息图。

12、本专利技术的进一步技术方案是，所述第一透镜和所述第二透镜构成4f滤波系统，所述计算全息图位于所述第一透镜的前焦平面，经过照明后的计算全息图产生一级衍射光s和共轭，部分直透光i’，部分直透光i’经过所述第二透镜后在焦平面聚焦为一点被所述光阑遮挡，同样的，所述光阑也遮挡了计算全息图再现的共轭光，仅允许一级衍射光s’经过光阑，通过所述第二透镜后，在所述第二透镜后焦平面上形成了计算全息的像面，在所述计算全息的像面上的光s”为图像光的波前，与来自于所述全息干板另一侧的平面参考光r干涉形成体全息图，参考光r的照明方向与所述体全息图再现时的照明方向相同；曝光之后进行固化漂白处理之后获得了用于投影的体全息图。

13、为实现上述目的，本专利技术还提出一种体全息图的制作方法，所述方法应用于如上所述的体全息图制作光路，所述方法包括以下步骤：

14、步骤s10，计算并制作高分辨率的离轴计算全息图；

15、步骤s20，将所述计算全息图置于4f滤波系统前焦平面上，以离轴平面波照明，在4f滤波系统焦平面处滤波，仅允许以及衍射光经过，在4f滤波系统后焦平面处放置体全息感光材料；

16、步骤s30，采用离轴平面波参考光与图像波前在体全息感光材料上干涉曝光，获得体全息图。

17、本专利技术的进一步技术方案是，照明计算全息图的平面波和用于曝光体全息的平面波参考光来自同一激光器发出的滤波扩束后的平面波进行分束；

18、所述4f滤波系统仅允许投影图像光波前参与曝光，而阻止了计算全息图再现产生的共轭光以及未被计算全息图调制直透光；

19、在体全息图制作光路中，通过衰减片控制图像光和参考光的强度相当，可获得高衍射效率的体全息图；

20、在彩色显示时，分别制作对应红色、绿色和蓝色的本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于体全息图的交互显示模组，其特征在于，包括：照明光源、准直透镜、体全息图、摄像头和控制面板；其中，

2.根据权利要求1所述的基于体全息图的交互显示模组，其特征在于，所述照明光源采用LD光源，所述照明光源包括红光、绿光或蓝光中的一种或多种，当仅使用一种LD光源时，投影图像为与所述LD光源的波长对应的单色投影，当照明光源为多种时，投影图像为多种激光光谱组合而成的彩色投影图像。

3.根据权利要求2所述的基于体全息图的交互显示模组，其特征在于，所述准直透镜用于对所述LD光源发出的发散球面波进行准直，形成平面照明光，相对应的，当所述基于体全息图的投影交互显示模组中仅使用一个所述LD光源时，仅包含一个准直透镜，仅对所述LD光源进行准直；当所述基于体全息图的投影交互显示模组中包含两色或者三色所述LD光源时，包含两个或者三个准直透镜，分别对两色或三色LD光源进行准直，获得对应的平面波，当使用两种或三种颜色LD光源进行显示时，两种或者三种波长的LD光源准直之后，通过反射镜和二向色镜的组合进行合束，合束后的光用于照明。

4.根据权利要求3所述的基于体全息

5.根据权利要求1所述的基于体全息图的交互显示模组，其特征在于，所述摄像头为CCD摄像头或者CMOS摄像头。

6.一种体全息图制作光路，其特征在于，所述光路包括依次设置的计算全息图、第一透镜、光阑、第二透镜和全息干板；

7.根据权利要求6所述的体全息图制作光路，其特征在于，所述计算前息图之前设有离轴平面波I，所述离轴平面波I与计算全息图计算时使用的离轴平面波相对应，照明所述计算全息图。

8.根据权利要求7所述的体全息图制作光路，其特征在于，所述第一透镜和所述第二透镜构成4f滤波系统，所述计算全息图位于所述第一透镜的前焦平面，经过照明后的计算全息图产生一级衍射光S和共轭，部分直透光I’，部分直透光I’经过所述第二透镜后在焦平面聚焦为一点被所述光阑遮挡，同样的，所述光阑也遮挡了计算全息图再现的共轭光，仅允许一级衍射光S’经过光阑，通过所述第二透镜后，在所述第二透镜后焦平面上形成了计算全息的像面，在所述计算全息的像面上的光S”为图像光的波前，与来自于所述全息干板另一侧的平面参考光R干涉形成体全息图，参考光R的照明方向与所述体全息图再现时的照明方向相同；曝光之后进行固化漂白处理之后获得了用于投影的体全息图。

9.一种体全息图的制作方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求6至8中任意一项所述的体全息图制作光路，所述方法包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的体全息图的制作方法，其特征在于，照明计算全息图的平面波和用于曝光体全息的平面波参考光来自同一激光器发出的滤波扩束后的平面波进行分束；

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【技术特征摘要】

1.一种基于体全息图的交互显示模组，其特征在于，包括：照明光源、准直透镜、体全息图、摄像头和控制面板；其中，

2.根据权利要求1所述的基于体全息图的交互显示模组，其特征在于，所述照明光源采用ld光源，所述照明光源包括红光、绿光或蓝光中的一种或多种，当仅使用一种ld光源时，投影图像为与所述ld光源的波长对应的单色投影，当照明光源为多种时，投影图像为多种激光光谱组合而成的彩色投影图像。

3.根据权利要求2所述的基于体全息图的交互显示模组，其特征在于，所述准直透镜用于对所述ld光源发出的发散球面波进行准直，形成平面照明光，相对应的，当所述基于体全息图的投影交互显示模组中仅使用一个所述ld光源时，仅包含一个准直透镜，仅对所述ld光源进行准直；当所述基于体全息图的投影交互显示模组中包含两色或者三色所述ld光源时，包含两个或者三个准直透镜，分别对两色或三色ld光源进行准直，获得对应的平面波，当使用两种或三种颜色ld光源进行显示时，两种或者三种波长的ld光源准直之后，通过反射镜和二向色镜的组合进行合束，合束后的光用于照明。

4.根据权利要求3所述的基于体全息图的交互显示模组，其特征在于，应用于所述体全息图的全息感光材料包括银盐材料、光致聚合物材料或聚合物分散液晶材料中的一种或多种；

5.根据权利要求1所述的基于体全息图的交互显示模组，其特征在于，所述摄像头为ccd摄像头或者cmos摄像头。

【专利技术属性】
技术研发人员：杨鑫，侍强，
申请(专利权)人：苏州智云谷汽车电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人