[发明专利]薄的平坦式会聚透镜

说明书

技术领域

本公开涉及一种薄的平坦式会聚透镜。具体地，本公开涉及在全息3D显示装置中聚焦3D图像的一种薄的平坦式会聚透镜。

背景技术

近来，积极地开发了用于制作和再现3D（三维）图像/视频的多种技术和研究。由于与3D图像/视频相关的媒体是用于虚拟现实的新概念媒体，所以该媒体能更好地改善视觉信息，并且将引领下一代显示面板。传统的2D图像系统仅提供投影到平面图的图像和视频数据，而3D图像系统可向观看者提供完全的实际图像数据。因此，3D图像/视频技术是真实的（True North）图像/视频技术。

典型地，存在再现3D图像/视频的方法：立体法、自动立体法、体积法、全息法和全景成像（integral imaging）法。在这些方法中，全息法使用了激光束，使得能够用裸眼观看3D图像/视频。因为全息法在不给观看者带来任何疲劳的情况下具有出色的视觉立体特性，所以全息法是最理想的方法。

为了在图像中的每个点产生对光波相位的记录，全息术使用与来自场景或物体的光（物体光束）相组合的参考光束。如果这两个光束是相干的，那么参考光束与物体光束之间的光干涉由于光波的叠加产生可记录在标准摄影胶片上的一系列强度条纹。这些条纹在胶片上形成一种衍射光栅，这称为全息图。全息术的中心目标是，当稍后通过替代参考光束照亮所记录的光栅时，原始的物体光束被重构（或再现），从而产生3D图像/视频。

作为以数字方式产生全息干涉图案的方法的计算机产生全息图（或CGH：Computer Generated Hologram）有了新的发展。例如，通过以数字方式计算全息干涉图案并使用合适的相干光源将全息干涉图案印刷在掩模或胶片上以用于随后照亮，可以产生全息图像。通过避开每次必须制造全息干涉图案的“硬拷贝”的需要，全息3D显示器可以使再现全息图像。

计算机产生的全息图具有如下优点：想要显示的物体根本不必具有任何物理实体。如果以光学的方式产生现有的物体的全息数据，但以数字方式记录和处理该数据，并随后将其输入到显示器中，则这也称为CGH。例如，计算机系统产生全息干涉图案，并将该全息干涉图案发送到诸如液晶空间光调制器（LCSML:Liquid Crystal Spatial Light Modulator）的空间光调制器，然后通过向空间光调制器发射基准光束来重建/再现与全息干涉图案相对应的3D图像/视频。图1是示出根据相关技术的使用计算机产生的全息图的数字全息图像/视频显示装置的结构图。

参照图1，计算机10产生要显示的图像/视频的全息干涉图案。产生的全息干涉图案被发送到SLM 20。作为透射式液晶显示装置的SLM 20可呈现全息干涉图案。在SLM 20的一侧，设置有用于产生基准光束的激光源30。为了将基准光束90从激光源30照射在SLM 20的整个表面上，可顺序地设置扩张器（expander）40和透镜系统50。从激光源30输出的基准光束90经过扩张器40和透镜系统50照射到SLM 20的一侧。由于SLM 20是透射式液晶显示装置，所以在SLM 20的另一侧将重构/再现与全息干涉图案相对应的3D图像/视频。

根据图1的全息型3D显示系统包括用于产生基准光90的光源30以及具有相对大的体积的扩张器40和透镜系统50。在构造了这种3D显示系统的情况下，这种3D显示系统可具有大的体积和大的重量。即，用于全息型3D显示系统的常规技术不适合应用于近来需求的薄、轻和便携性的显示系统。因此，需要开发一种可裸眼地呈现真实3D图像的薄的平坦式全息3D显示系统。

即使将作为用于全息3D显示装置的主要元件之一的SLM配置为薄的平坦式，如果应用了传统的会聚光学透镜（或凸透镜），则整个3D显示系统依然不能成为薄的平坦式。此外，由于全息系统的显示区域越来越大，所以透镜也需具有越来越大的尺寸以与大显示区域相对应。对于凸透镜，随着显示区域的增大，透镜的厚度越来越厚并且重量也越来越重，以至于更难将凸透镜应用于薄的平坦式3D显示装置。

发明内容

为了克服以上提到的缺陷，本公开的目的在于提供一种薄的平坦式会聚透镜，该会聚透镜将具有与光的传播方向平行的入射角的平面波的光会聚到光（传播）轴上的某一点。本公开的另一目的在于提供能够应用于薄的平坦式全息3D显示装置（或系统）的薄的平坦式会聚透镜。

为了达到以上目的，本公开提供了一种薄的平坦式会聚透镜，该薄的平坦式会聚透镜包括：透明基板；以及膜透镜，其包括附装在所述透明基板的一侧上的透明膜和记录在所述透明膜上的干涉条纹图案。