透明全息顯示系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種顯示系統(tǒng)，特別是涉及一種透明全息顯示系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的汽車平視顯示系統(tǒng)大多采用LED (發(fā)光二極管)和IXD (液晶顯示器)的顯示方案，光效低，亮度低，成本高，體積大，且HUD尺寸一般不超過10英寸。若要在汽車玻璃上看到足夠亮度的大尺寸圖像，現(xiàn)有公開資料中一般會(huì)使用熒光薄膜加激光振鏡掃描成像的方案，但此種方案受制于振鏡掃描頻率，存在無法顯示復(fù)雜圖案，圖案閃爍等缺點(diǎn)且使用單束強(qiáng)光掃描存在嚴(yán)重的安全隱患。而全息投影的方案具有光效高、亮度高、體積小等優(yōu)勢(shì)。文獻(xiàn)中公開的全息投影方案分成使用預(yù)存圖片的方式或者實(shí)時(shí)計(jì)算的方式。但現(xiàn)有全息投影在汽車玻璃上，光將透過玻璃，人眼不能看到相應(yīng)的圖像，而公開文獻(xiàn)中使用全息投影技術(shù)制作的平視顯示系統(tǒng)同樣具有尺寸較小(不超過10寸)的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種透明全息顯示系統(tǒng)，其可以顯示復(fù)雜的圖像，亮度高、能耗低、可以顯示大尺寸圖像(例如在整塊汽車前檔玻璃上顯示圖像)。
[0004]本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的:一種透明全息顯示系統(tǒng)，其特征在于，其包括電源、激光光源、光束整合系統(tǒng)、空間光調(diào)制器、聚焦投影系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、熒光屏幕，激光光源、空間光調(diào)制器都與電源連接，激光光源、空間光調(diào)制器都與控制系統(tǒng)連接，激光光源、光束整合系統(tǒng)、空間光調(diào)制器、聚焦投影系統(tǒng)、熒光屏幕依次連接。
[0005]優(yōu)選地，所述電源、激光光源、光束整合系統(tǒng)、空間光調(diào)制器、聚焦投影系統(tǒng)、控制系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)全息投影系統(tǒng)。
[0006]優(yōu)選地，所述空間光調(diào)制器使用硅基液晶，且使用相位調(diào)制。
[0007]優(yōu)選地，所述激光光源使用一臺(tái)或多臺(tái)半導(dǎo)體激光器。
[0008]優(yōu)選地，所述控制系統(tǒng)輸出控制信號(hào)至激光光源，以調(diào)節(jié)光源輸出功率。
[0009]優(yōu)選地，所述控制系統(tǒng)通過如下步驟生成全息圖，輸出至空間光調(diào)制器:
步驟一，接收信號(hào)生成系統(tǒng)生成的目標(biāo)圖像；
步驟二，生成或讀取相位；
步驟三，處理輸入的目標(biāo)圖像；
步驟四，將輸入的振幅矩陣點(diǎn)乘相位矩陣；
步驟五，全息變換；
步驟六，量化上一步結(jié)果；
步驟七，判斷是否輸出，若是則輸出量化后的相位矩陣，若否則執(zhí)行步驟八；
步驟八，光斑補(bǔ)償，使用光斑振幅分布矩陣點(diǎn)乘上步量化后的相位；
步驟九，全息逆變換；
步驟十，迭代條件判斷，判斷是否滿足迭代條件，若是則執(zhí)行步驟十一；若否則將步驟九獲得的相位作為輸入，并根據(jù)需求丟棄步驟九獲得的振幅而采用目標(biāo)圖像振幅，或者部分保留步驟九中振幅并結(jié)合目標(biāo)圖像振幅生成新振幅，跳回步驟四；
步驟十一，圖像對(duì)比，將步驟九中生成振幅或其平方與目標(biāo)圖像振幅或其平方對(duì)比； 步驟十二，計(jì)算補(bǔ)償參數(shù)；
步驟十三，根據(jù)補(bǔ)償參數(shù)/步驟十中生成振幅、目標(biāo)圖像生成經(jīng)補(bǔ)償?shù)男履繕?biāo)圖像，并跳至步驟三。
[0010]優(yōu)選地，所述熒光屏幕可采用在現(xiàn)有介質(zhì)上黏貼熒光粉薄膜，或涂覆熒光粉或使用夾層介質(zhì)，在夾層中間涂覆或設(shè)置熒光粉，或在制作介質(zhì)時(shí)混入熒光材料。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述熒光屏幕使用透明介質(zhì)。
[0012]優(yōu)選地，所述熒光屏幕可使用一種或多種不同熒光粉，或一層或多層不同熒光粉。
[0013]優(yōu)選地，所述熒光屏幕一側(cè)涂覆有防特定波段光線通過的薄膜。該薄膜用以防止非投影側(cè)進(jìn)入的環(huán)境光包含有與熒光粉激發(fā)波段相近的光，對(duì)圖像造成干擾。
[0014]本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于:本發(fā)明可以顯示復(fù)雜的圖像，能耗低。亮度高，屏幕尺寸大。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明透明全息顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0017]如圖1所示，本發(fā)明透明全息顯示系統(tǒng)包括電源、激光光源、光束整合系統(tǒng)、空間光調(diào)制器、聚焦投影系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、熒光屏幕，激光光源、空間光調(diào)制器都與電源連接，激光光源、空間光調(diào)制器都與控制系統(tǒng)連接，激光光源、光束整合系統(tǒng)、空間光調(diào)制器、聚焦投影系統(tǒng)、熒光屏幕依次連接?？刂葡到y(tǒng)采用符合車規(guī)的芯片及配套電路，例如英偉達(dá)的Tegra Kl芯片。通過與車機(jī)或其它設(shè)備連接獲得信號(hào)，生成顯示的圖像視頻，使用如下方法實(shí)時(shí)將顯示信號(hào)轉(zhuǎn)換成全息圖像視頻:
步驟一，接收信號(hào)生成系統(tǒng)生成的目標(biāo)圖像；
步驟二，生成或讀取相位；
步驟三，處理輸入的目標(biāo)圖像；
步驟四，將輸入的振幅矩陣點(diǎn)乘相位矩陣；
步驟五，全息變換；
步驟六，量化上一步結(jié)果；
步驟七，判斷是否輸出，若是則輸出量化后的相位矩陣，若否則執(zhí)行步驟八；
步驟八，光斑補(bǔ)償，使用光斑振幅分布矩陣點(diǎn)乘上步量化后的相位；
步驟九，全息逆變換；
步驟十，迭代條件判斷，判斷是否滿足迭代條件，若是則執(zhí)行步驟十一；若否則將步驟九獲得的相位作為輸入，并根據(jù)需求丟棄步驟九獲得的振幅而采用目標(biāo)圖像振幅，或者部分保留步驟九中振幅并結(jié)合目標(biāo)圖像振幅生成新振幅，跳回步驟四；
步驟十一，圖像對(duì)比，將步驟九中生成振幅或其平方與目標(biāo)圖像振幅或其平方對(duì)比； 步驟十二，計(jì)算補(bǔ)償參數(shù)；
步驟十三，根據(jù)補(bǔ)償參數(shù)/步驟十中生成振幅、目標(biāo)圖像生成經(jīng)補(bǔ)償?shù)男履繕?biāo)圖像，并跳至步驟三。
[0018]此外控制系統(tǒng)也可以使用專有芯片、FPGA、DSP等芯片及其配套電路?；蛘咭部墒褂妙A(yù)存的全息圖根據(jù)輸入信號(hào)調(diào)用預(yù)存全息圖顯示。
[0019]電源、激光光源、光束整合系統(tǒng)、空間光調(diào)制器、聚焦投影系統(tǒng)、控制系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)全息投影系統(tǒng)。全息投影系統(tǒng)通過衍射和干涉原理成像。
[0020]空間光調(diào)制器使用硅基液晶，使用相位調(diào)制。
[0021]激光光源使用一臺(tái)或多臺(tái)半導(dǎo)體激光器(可使用不同波段半導(dǎo)體激光器，激發(fā)不同熒光粉以生成彩色圖案)，波段與透明熒光屏幕所使用熒光粉受激波段一致，例如紫外波段、405nm波段等，激光光源也可使用可見光波段激發(fā)熒光粉后，自身剩余能量與熒光粉合色，產(chǎn)生更豐富的色彩。
[0022]熒光屏幕可采用在現(xiàn)有介質(zhì)(例如汽車玻璃)上黏貼熒光粉薄膜，或涂覆熒光粉或使用夾層介質(zhì)，在夾層中間涂覆或設(shè)置熒光粉，或在制作介質(zhì)時(shí)混入熒光材料。熒光屏幕使用透明介質(zhì)，例如玻璃，塑料等。熒光粉薄膜或熒光粉可使用多種受激波段不同，受激后發(fā)出不同顏色的可見光波的材料，從而生成彩色圖像。多種熒光粉材料也可分別涂覆在多張薄膜上，然后再依次黏貼在透明介質(zhì)上。
[0023]透明介質(zhì)一面涂覆保護(hù)膜，防止從此方向入射的一定波段的光激發(fā)熒光粉，對(duì)成像形成干擾，同時(shí)防止從全息投影系統(tǒng)方向投射出的特定波段的光從此面出射。例如，在汽車前檔玻璃顯示應(yīng)用中，全息投影系統(tǒng)位于汽車中控處，用肉眼不可見的紫外波段向涂覆過熒光粉材料的前檔玻璃投射圖案，熒光粉受激后發(fā)出可見光波成像供車內(nèi)乘員觀看，前檔外側(cè)涂覆防紫外膜，或做防紫外處理，反射車外入射的紫外波段的光，防止其激發(fā)熒光粉對(duì)成像形成干擾，同時(shí)也可防止未被熒光粉吸收的紫外光射出車外對(duì)外部人員造成傷害。
[0024]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種透明全息顯示系統(tǒng)，其特征在于，其包括電源、激光光源、光束整合系統(tǒng)、空間光調(diào)制器、聚焦投影系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、熒光屏幕，激光光源、空間光調(diào)制器都與電源連接，激光光源、空間光調(diào)制器都與控制系統(tǒng)連接，激光光源、光束整合系統(tǒng)、空間光調(diào)制器、聚焦投影系統(tǒng)、熒光屏幕依次連接。2.如權(quán)利要求1所述的透明全息顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述電源、激光光源、光束整合系統(tǒng)、空間光調(diào)制器、聚焦投影系統(tǒng)、控制系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)全息投影系統(tǒng)。3.如權(quán)利要求1所述的透明全息顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述空間光調(diào)制器使用硅基液晶，且使用相位調(diào)制。4.如權(quán)利要求1所述的透明全息顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述激光光源使用一臺(tái)或多臺(tái)半導(dǎo)體激光器。5.如權(quán)利要求1所述的透明全息顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)輸出控制信號(hào)至激光光源，以調(diào)節(jié)光源輸出功率。6.如權(quán)利要求1所述的透明全息顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)通過如下步驟生成全息圖，輸出至空間光調(diào)制器: 步驟一，接收信號(hào)生成系統(tǒng)生成的目標(biāo)圖像； 步驟二，生成或讀取相位； 步驟三，處理輸入的目標(biāo)圖像； 步驟四，將輸入的振幅矩陣點(diǎn)乘相位矩陣； 步驟五，全息變換； 步驟六，量化上一步結(jié)果； 步驟七，判斷是否輸出，若是則輸出量化后的相位矩陣，若否則執(zhí)行步驟八； 步驟八，光斑補(bǔ)償，使用光斑振幅分布矩陣點(diǎn)乘上步量化后的相位； 步驟九，全息逆變換； 步驟十，迭代條件判斷，判斷是否滿足迭代條件，若是則執(zhí)行步驟十一；若否則將步驟九獲得的相位作為輸入，并根據(jù)需求丟棄步驟九獲得的振幅而采用目標(biāo)圖像振幅，或者部分保留步驟九中振幅并結(jié)合目標(biāo)圖像振幅生成新振幅，跳回步驟四； 步驟十一，圖像對(duì)比，將步驟九中生成振幅或其平方與目標(biāo)圖像振幅或其平方對(duì)比； 步驟十二，計(jì)算補(bǔ)償參數(shù)； 步驟十三，根據(jù)補(bǔ)償參數(shù)/步驟十中生成振幅、目標(biāo)圖像生成經(jīng)補(bǔ)償?shù)男履繕?biāo)圖像，并跳至步驟三。7.如權(quán)利要求1所述的透明全息顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述熒光屏幕可采用在現(xiàn)有介質(zhì)上黏貼熒光粉薄膜，或涂覆熒光粉或使用夾層介質(zhì)，在夾層中間涂覆或設(shè)置熒光粉，或在制作介質(zhì)時(shí)混入焚光材料。8.如權(quán)利要求1所述的透明全息顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述熒光屏幕使用透明介質(zhì)。9.如權(quán)利要求8所述的透明全息顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述熒光屏幕可使用一種或多種不同熒光粉，或一層或多層不同熒光粉。10.如權(quán)利要求8所述的透明全息顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述熒光屏幕一側(cè)涂覆有防特定波段光線通過的薄膜。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種透明全息顯示系統(tǒng)，其包括電源、激光光源、光束整合系統(tǒng)、空間光調(diào)制器、聚焦投影系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、熒光屏幕，激光光源、空間光調(diào)制器都與電源連接，激光光源、空間光調(diào)制器都與控制系統(tǒng)連接，激光光源、光束整合系統(tǒng)、空間光調(diào)制器、聚焦投影系統(tǒng)、熒光屏幕依次連接。本發(fā)明可以顯示復(fù)雜的圖像，亮度高、能耗低、可以顯示大尺寸圖像。
【IPC分類】G03H1/12, G03H1/22, G02B27/01
【公開號(hào)】CN105573094
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510162632
【發(fā)明人】談順毅
【申請(qǐng)人】江蘇慧光電子科技有限公司
【公開日】2016年5月11日
【申請(qǐng)日】2015年4月8日