[发明专利]一种用于投影显示系统的全息散斑屏

说明书

本发明涉及一种用于投影显示系统的全息散斑屏，属于全息显示技术领域。该全息散斑屏包括激光器、透镜、分束棱镜、反射镜、磨砂玻璃和光刻胶；激光器发出光源，经过非球面透镜和小孔滤波后，两个柱透镜在两个方向分别准直后，通过分束棱镜被多个反射镜以夹角θ照射于磨砂玻璃上，通过磨砂玻璃的两束散射光在光刻胶上形成散斑被记录下来。本发明能将全息散斑屏的微结构尺寸控制在20um以下，提供高分辨显示效果和能量利用率。

技术领域

本发明属于全息显示技术领域，涉及一种用于投影显示系统的全息散斑屏。

背景技术

全息漫射体是用于投影显示领域中间成像面的关键器件，能为观察图像提供高分辨，高亮度和高均匀度的显示效果。目前Edmund optics，Wavefront technology inc和Luminit公司等通过控制全息过程制作的全息漫射体，只能实现高斯分布或者类高斯分布；而RPC photonics公司生产工程漫射体微结构为50um及以上，是周期性或者伪随机结构，分辨率较低，会产生莫尔条纹。

漫射体是通过其微结构产生投影显示过程所需要的波前，根据光学原理不同可分为两类：一类是全息漫射体，表面微结构尺寸在20um以下，通过表面微结构对光进行散射，随机折射和衍射控制光分布，这种方法目前用于显示能提供高分辨率显示，但是亮度均匀性不好，视场中心的亮度较强。第二类是工程漫射体，表面微结构在50um以上，通过表面微结构对光进行折射和衍射控制光分布，目前这种漫射体被用于投影显示系统能提供均匀的视场，但是分辨率较低，并且与周期型的光源结合使用时出现莫尔条纹。

现有全息散斑屏采用单束激光通过磨砂玻璃，由狭缝控制散斑尺寸和光分布方向，散斑被记录在光刻胶或者全息介质上。散斑结构尺寸由以下公式决定：其中f是透镜焦距，a是透镜孔径，λ是入射光波长。这里通过控制透镜的焦距和孔径，可以控制散斑尺寸，进一步控制散射光分布。随着散斑尺寸减小，散射角增大；反之，散射角减小。

但是目前采用单光束制作的全息散斑屏，其散射光分布为高斯分布或者类高斯分布，用于投影显示系统，视场亮度不均匀。另外，采用光线追迹制作的工程漫射体，主要是设计球形微颗粒的直径和高度实现平顶光分布，一般微结构尺寸在50um以上，用于投影显示系统，观测图像有明显的颗粒感。

因此，亟需一种可实现高亮度均匀显示的全息散斑屏。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于投影显示系统的全息散斑屏，将全息散斑屏的微结构尺寸控制在20um以下，提供高分辨显示效果和能量利用率。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于投影显示系统的全息散斑屏，包括激光器、透镜、分束棱镜、反射镜、磨砂玻璃和光刻胶；

激光器发出光源，经过非球面透镜和小孔滤波后，两个柱透镜在两个方向分别准直后，通过分束棱镜(BS)被多个反射镜以夹角θ照射于磨砂玻璃上，通过磨砂玻璃的两束散射光在光刻胶上形成散斑被记录下来。

进一步，每束散射光照射毛玻璃后的平均散射场强度为：

其中，(ξ,η)是散射光的空间频率，k＝2π/λ，λ是真空中的波长，S_m是粗糙表面出射孔径面积，n₁和n₂分别为毛玻璃介质及其周围介质的折射率，δ、β分别是毛玻璃粗糙表面高度函数的方差和相关长度；

A_m＝n₁ sinθ_m-n₂ξλ，

B_m＝-n₂ηλ，

C_m＝-n₁ cosθ_m+n₂γλ，