[发明专利]一种平板光波导和显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及三维显示技术领域，特别涉及一种集成成像显示技术。

背景技术

视觉是人类感知世界的主要途径，人类获取的信息约80％来自于视觉，长期以来，表达可视信息的主要方法仍然是二维显示。传统的二维显示技术遗失了真实物理世界的深度信息，无法准确表达三维空间关系，而且只能呈现单个角度上物体的表面特性。这一缺陷严重地阻碍了人类对客观世界的感知，如何在真实物理空间实现三维重现一直是人们孜孜以求的目标。为了真实地描述客观三维世界，人们努力用各种方法在空间里呈现出虚拟的三维场景。三维显示在传统二维显示的基础上通过提供各种生理和心理上的调节线索产生深度暗示，并通过大脑进行融合形成三维感知。

在现有的三维显示技术中，集成成像法(Integral Imaging)是一种重要的三维显示技术，该技术由法国科学家Lippmann于1908年提出的集成摄像术(Integral photography)发展而来。集成成像通过二维透镜阵列来记录和再现真实三维场景，原理图如图1a、图1b所示。在记录过程中，透镜阵列中每个透镜对三维场景进行成像，得到一系列独立的二维图像，这些图像分别称作元素图像。元素图像各不相同，它们表示的是透镜从不同视角记录得到的三维物体的信息。所有元素图像在记录介质上的排列称为元素图像阵列，元素图像阵列包含了物体的三维信息。再现过程中，元素图像阵列由显示面板显示出来，显示面板前面放置透镜阵列，元素图像发出的光线经过透镜阵列后在像空间集成出一个个体像素点，所有的这些像素点构成了三维物体的像。因此集成成像是一种真三维显示技术，由于集成成像技术得到的三维图像包含连续的视差信息，观看者在不同位置看到的三维信息是不同的。与同样是真三维显示技术的全息术相比，集成成像在记录和再现时不需要相干光源，而且实时性较好，可实时再现动态三维场景。同体显示技术相比，集成成像技术具有结构简单、易实现、实时性好的优势。

悬浮显示是集成成像技术的一种，当微透镜阵列每个单元透镜下对应的单元图像为相同时，单元图像经过透镜阵列的光线在空中叠加，单元图像对应的相同点在空间中叠加形成悬浮图像的一个点，单元图像的所有点在空中叠加后，形成成像在同一高度的悬浮图像，悬浮图像为实像，如图2所示，微图像阵列10，通过微透镜阵列20，在空间中形成悬浮的实像“A”。Drinkwater等人在美国专利US5712731A中率先提出将半球形微透镜阵列与微图像阵列相结合的用于防伪的安全器件，在中国专利CN 103176276A中揭示了采用图像阵列显示器搭配透镜阵列用于实现动态悬浮显示的方法。采用显示器实现微图像阵列，对显示器的像素尺寸，分辨率具有很高的要求，如果需要显示一幅100*100分辨率的悬浮图像，则需要显示器具有约100*100个单元图像阵列，单元图像的分辨率为100*100，单元图像数量如果过少，则意味着悬浮显示图像每一点的光线数目过少，容易引起人眼的观看的疲劳，甚至没有悬浮效果，这样显示器的分辨率需要达到10000*10000。同时单元图像的间隔也需要比较小，间隔过大，每个视点间隔也大，同样会引起观看的不适，所以显示像素尺寸也需要做的很小，通常要小于10um才会有较好的效果，目前的显示器制造技术还难以加工如此规格的显示器，因此难以实现真正的商业应用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：