透明全息显示系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种显示系统，特别是涉及一种透明全息显示系统。
【背景技术】
[0002]目前的汽车平视显示系统大多采用LED (发光二极管)和IXD (液晶显示器)的显示方案，光效低，亮度低，成本高，体积大，且HUD尺寸一般不超过10英寸。若要在汽车玻璃上看到足够亮度的大尺寸图像，现有公开资料中一般会使用荧光薄膜加激光振镜扫描成像的方案，但此种方案受制于振镜扫描频率，存在无法显示复杂图案，图案闪烁等缺点且使用单束强光扫描存在严重的安全隐患。而全息投影的方案具有光效高、亮度高、体积小等优势。文献中公开的全息投影方案分成使用预存图片的方式或者实时计算的方式。但现有全息投影在汽车玻璃上，光将透过玻璃，人眼不能看到相应的图像，而公开文献中使用全息投影技术制作的平视显示系统同样具有尺寸较小(不超过10寸)的缺点。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种透明全息显示系统，其可以显示复杂的图像，亮度高、能耗低、可以显示大尺寸图像(例如在整块汽车前档玻璃上显示图像)。
[0004]本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的:一种透明全息显示系统，其特征在于，其包括电源、激光光源、光束整合系统、空间光调制器、聚焦投影系统、控制系统、荧光屏幕，激光光源、空间光调制器都与电源连接，激光光源、空间光调制器都与控制系统连接，激光光源、光束整合系统、空间光调制器、聚焦投影系统、荧光屏幕依次连接。
[0005]优选地，所述电源、激光光源、光束整合系统、空间光调制器、聚焦投影系统、控制系统构成一个全息投影系统。
[0006]优选地，所述空间光调制器使用硅基液晶，且使用相位调制。
[0007]优选地，所述激光光源使用一台或多台半导体激光器。
[0008]优选地，所述控制系统输出控制信号至激光光源，以调节光源输出功率。
[0009]优选地，所述控制系统通过如下步骤生成全息图，输出至空间光调制器:
步骤一，接收信号生成系统生成的目标图像；
步骤二，生成或读取相位；
步骤三，处理输入的目标图像；
步骤四，将输入的振幅矩阵点乘相位矩阵；
步骤五，全息变换；
步骤六，量化上一步结果；
步骤七，判断是否输出，若是则输出量化后的相位矩阵，若否则执行步骤八；
步骤八，光斑补偿，使用光斑振幅分布矩阵点乘上步量化后的相位；
步骤九，全息逆变换；
步骤十，迭代条件判断，判断是否满足迭代条件，若是则执行步骤十一；若否则将步骤九获得的相位作为输入，并根据需求丢弃步骤九获得的振幅而采用目标图像振幅，或者部分保留步骤九中振幅并结合目标图像振幅生成新振幅，跳回步骤四；
步骤十一，图像对比，将步骤九中生成振幅或其平方与目标图像振幅或其平方对比； 步骤十二，计算补偿参数；
步骤十三，根据补偿参数/步骤十中生成振幅、目标图像生成经补偿的新目标图像，并跳至步骤三。
[0010]优选地，所述荧光屏幕可采用在现有介质上黏贴荧光粉薄膜，或涂覆荧光粉或使用夹层介质，在夹层中间涂覆或设置荧光粉，或在制作介质时混入荧光材料。
[0011 ] 优选地，所述荧光屏幕使用透明介质。
[0012]优选地，所述荧光屏幕可使用一种或多种不同荧光粉，或一层或多层不同荧光粉。
[0013]优选地，所述荧光屏幕一侧涂覆有防特定波段光线通过的薄膜。该薄膜用以防止非投影侧进入的环境光包含有与荧光粉激发波段相近的光，对图像造成干扰。
[0014]本发明的积极进步效果在于:本发明可以显示复杂的图像，能耗低。亮度高，屏幕尺寸大。
【附图说明】
[0015]图1为本发明透明全息显示系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
[0017]如图1所示，本发明透明全息显示系统包括电源、激光光源、光束整合系统、空间光调制器、聚焦投影系统、控制系统、荧光屏幕，激光光源、空间光调制器都与电源连接，激光光源、空间光调制器都与控制系统连接，激光光源、光束整合系统、空间光调制器、聚焦投影系统、荧光屏幕依次连接。控制系统采用符合车规的芯片及配套电路，例如英伟达的Tegra Kl芯片。通过与车机或其它设备连接获得信号，生成显示的图像视频，使用如下方法实时将显示信号转换成全息图像视频:
步骤一，接收信号生成系统生成的目标图像；
步骤二，生成或读取相位；
步骤三，处理输入的目标图像；
步骤四，将输入的振幅矩阵点乘相位矩阵；
步骤五，全息变换；
步骤六，量化上一步结果；
步骤七，判断是否输出，若是则输出量化后的相位矩阵，若否则执行步骤八；
步骤八，光斑补偿，使用光斑振幅分布矩阵点乘上步量化后的相位；
步骤九，全息逆变换；
步骤十，迭代条件判断，判断是否满足迭代条件，若是则执行步骤十一；若否则将步骤九获得的相位作为输入，并根据需求丢弃步骤九获得的振幅而采用目标图像振幅，或者部分保留步骤九中振幅并结合目标图像振幅生成新振幅，跳回步骤四；
步骤十一，图像对比，将步骤九中生成振幅或其平方与目标图像振幅或其平方对比； 步骤十二，计算补偿参数；
步骤十三，根据补偿参数/步骤十中生成振幅、目标图像生成经补偿的新目标图像，并跳至步骤三。
[0018]此外控制系统也可以使用专有芯片、FPGA、DSP等芯片及其配套电路。或者也可使用预存的全息图根据输入信号调用预存全息图显示。
[0019]电源、激光光源、光束整合系统、空间光调制器、聚焦投影系统、控制系统构成一个全息投影系统。全息投影系统通过衍射和干涉原理成像。
[0020]空间光调制器使用硅基液晶，使用相位调制。
[0021]激光光源使用一台或多台半导体激光器(可使用不同波段半导体激光器，激发不同荧光粉以生成彩色图案)，波段与透明荧光屏幕所使用荧光粉受激波段一致，例如紫外波段、405nm波段等，激光光源也可使用可见光波段激发荧光粉后，自身剩余能量与荧光粉合色，产生更丰富的色彩。
[0022]荧光屏幕可采用在现有介质(例如汽车玻璃)上黏贴荧光粉薄膜，或涂覆荧光粉或使用夹层介质，在夹层中间涂覆或设置荧光粉，或在制作介质时混入荧光材料。荧光屏幕使用透明介质，例如玻璃，塑料等。荧光粉薄膜或荧光粉可使用多种受激波段不同，受激后发出不同颜色的可见光波的材料，从而生成彩色图像。多种荧光粉材料也可分别涂覆在多张薄膜上，然后再依次黏贴在透明介质上。
[0023]透明介质一面涂覆保护膜，防止从此方向入射的一定波段的光激发荧光粉，对成像形成干扰，同时防止从全息投影系统方向投射出的特定波段的光从此面出射。例如，在汽车前档玻璃显示应用中，全息投影系统位于汽车中控处，用肉眼不可见的紫外波段向涂覆过荧光粉材料的前档玻璃投射图案，荧光粉受激后发出可见光波成像供车内乘员观看，前档外侧涂覆防紫外膜，或做防紫外处理，反射车外入射的紫外波段的光，防止其激发荧光粉对成像形成干扰，同时也可防止未被荧光粉吸收的紫外光射出车外对外部人员造成伤害。
[0024]以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种透明全息显示系统，其特征在于，其包括电源、激光光源、光束整合系统、空间光调制器、聚焦投影系统、控制系统、荧光屏幕，激光光源、空间光调制器都与电源连接，激光光源、空间光调制器都与控制系统连接，激光光源、光束整合系统、空间光调制器、聚焦投影系统、荧光屏幕依次连接。2.如权利要求1所述的透明全息显示系统，其特征在于，所述电源、激光光源、光束整合系统、空间光调制器、聚焦投影系统、控制系统构成一个全息投影系统。3.如权利要求1所述的透明全息显示系统，其特征在于，所述空间光调制器使用硅基液晶，且使用相位调制。4.如权利要求1所述的透明全息显示系统，其特征在于，所述激光光源使用一台或多台半导体激光器。5.如权利要求1所述的透明全息显示系统，其特征在于，所述控制系统输出控制信号至激光光源，以调节光源输出功率。6.如权利要求1所述的透明全息显示系统，其特征在于，所述控制系统通过如下步骤生成全息图，输出至空间光调制器: 步骤一，接收信号生成系统生成的目标图像； 步骤二，生成或读取相位； 步骤三，处理输入的目标图像； 步骤四，将输入的振幅矩阵点乘相位矩阵； 步骤五，全息变换； 步骤六，量化上一步结果； 步骤七，判断是否输出，若是则输出量化后的相位矩阵，若否则执行步骤八； 步骤八，光斑补偿，使用光斑振幅分布矩阵点乘上步量化后的相位； 步骤九，全息逆变换； 步骤十，迭代条件判断，判断是否满足迭代条件，若是则执行步骤十一；若否则将步骤九获得的相位作为输入，并根据需求丢弃步骤九获得的振幅而采用目标图像振幅，或者部分保留步骤九中振幅并结合目标图像振幅生成新振幅，跳回步骤四； 步骤十一，图像对比，将步骤九中生成振幅或其平方与目标图像振幅或其平方对比； 步骤十二，计算补偿参数； 步骤十三，根据补偿参数/步骤十中生成振幅、目标图像生成经补偿的新目标图像，并跳至步骤三。7.如权利要求1所述的透明全息显示系统，其特征在于，所述荧光屏幕可采用在现有介质上黏贴荧光粉薄膜，或涂覆荧光粉或使用夹层介质，在夹层中间涂覆或设置荧光粉，或在制作介质时混入焚光材料。8.如权利要求1所述的透明全息显示系统，其特征在于，所述荧光屏幕使用透明介质。9.如权利要求8所述的透明全息显示系统，其特征在于，所述荧光屏幕可使用一种或多种不同荧光粉，或一层或多层不同荧光粉。10.如权利要求8所述的透明全息显示系统，其特征在于，所述荧光屏幕一侧涂覆有防特定波段光线通过的薄膜。
【专利摘要】本发明公开了一种透明全息显示系统，其包括电源、激光光源、光束整合系统、空间光调制器、聚焦投影系统、控制系统、荧光屏幕，激光光源、空间光调制器都与电源连接，激光光源、空间光调制器都与控制系统连接，激光光源、光束整合系统、空间光调制器、聚焦投影系统、荧光屏幕依次连接。本发明可以显示复杂的图像，亮度高、能耗低、可以显示大尺寸图像。
【IPC分类】G03H1/12, G03H1/22, G02B27/01
【公开号】CN105573094
【申请号】CN201510162632
【发明人】谈顺毅
【申请人】江苏慧光电子科技有限公司
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年4月8日