[发明专利]基于AR几何光波导的三维显示装置和三维显示方法

说明书

本发明实施例提供基于AR几何光波导的三维显示装置和三维显示方法，涉及显示技术领域。该三维显示装置包括：光源组件、几何光波导和显示单元，几何光波导内形成波导腔和在波导腔内依次均匀平行排列的一个以上反射面单元。光源组件位于几何光波导的侧边，可切换光源发射的光信号透过透镜组沿光轴垂直入射波导腔的耦入面，经过反射面单元依次出射后至显示单元，以进行三维显示。利用位于侧边的可切换光源和几何光波导实现不同的指向性背光，通过将光源组件从三维显示装置的前后方向调整在侧边，使得三维显示装置的内部结构空间增大，能够将三维显示装置设计的更薄，结构更紧凑，可以根据显示需要在内部结构内增加更多的光学元件，以提升显示效果。

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及基于AR几何光波导的三维显示装置和三维显示方法。

背景技术

三维显示技术是使人双眼看到不同的视差画面，从而在大脑中形成三维图像的显示技术。例如可以在观看3D电影时佩戴偏振镜片，使左右眼分别接收具有不同偏振角度的视差画面，从而获得三维显示效果。随着技术的发展，可以将光学元件和显示屏集成，不需要借助辅助眼镜即可将两眼视差图像对直接在空间分离，并向对应眼睛成像，在不使用额外的设备的同时让人直接看到三维画面，即裸眼三维显示。

相关技术中，裸眼三维显示技术利用背光模组控制左右眼的指向性背光，轮流切换光源，从而通过显示屏显示不同的视差图像，使得显示面板所显示具有视差的两幅图像在送入用户的左右眼后，在用户大脑中融合成三维立体图像。但是背光模组通常位于显示屏后方，背光模组包含指向性光源和其他光学结构，利用背光模组实现三维显示的结构空间局促，不能降低显示屏的厚度。此外，局促的结构空间，也不能根据需要增加光学元件以增强显示效果，用户体验较差。

发明内容

本申请实施例的主要目的在于提出基于AR几何光波导的三维显示装置和三维显示方法，能够扩展三维显示装置的结构空间，降低三维显示装置的屏幕厚度，提升用户体验。

为实现上述目的，本申请实施例的第一方面提出了一种三维显示装置，包括：

光源组件；所述光源组件包括可切换光源和沿光轴设置的透镜组；所述可切换光源用于根据第一预设频率交替发射第一光信号和第二光信号；

几何光波导；所述几何光波导包括与光出射方向垂直设置的第一表面，以及位于所述几何光波导一侧的耦入面；所述几何光波导内形成波导腔，所述波导腔中设置有反射面阵列；所述反射面阵列包括在所述波导腔内依次均匀平行排列的一个以上反射面单元；

所述光源组件位于所述几何光波导的侧边，所述可切换光源发射的第一光信号或第二光信号透过所述透镜组沿光轴垂直入射所述波导腔的所述耦入面，经过一个以上所述反射面单元依次出射后，从所述几何光波导的第一表面垂直耦出形成耦出区域；

显示单元，所述显示单元用于根据第二预设频率切换第一显示状态或第二显示状态以进行三维显示，所述第一显示状态为接收经过所述耦出区域的所述第一光信号，以形成第一视差图像；所述第二显示状态为接收经过所述耦出区域的所述第二光信号，以形成第二视差图像。

在一些实施例，所述耦入面与所述第二表面形成耦入角，所述反射面阵列和所述第一表面形成反射面倾角，所述耦入角为所述反射面倾角的2倍。

在一些实施例，所述几何光波导包括与所述耦入面相对的端面和与所述第一表面相对的第二表面，所述反射面单元包括与所述第二表面连接的上沿端和与所述第一表面接触的下沿端；沿所述耦入面到所述端面的方向，所述反射面单元的上沿端在所述第一表面的投影点与前一位置所述反射面单元的所述下沿端重合。

在一些实施例，所述反射面单元与所述耦入面的距离与所述反射面单元反射率正相关。

在一些实施例，所述反射面阵列中包含N个所述反射面单元，第i个所述反射面单元的反射率为：。