[发明专利]图像投影

说明书

一种光引擎，布置为向具有入射光瞳的观看系统提供空间调制光。显示系统包括布置为显示全息图并根据全息图对光进行空间调制的显示设备。显示系统还包括布置为基于入射光瞳的位置接收识别显示设备的贡献和非贡献区域的贡献信息的全息图引擎。显示设备的贡献区域基本传播穿过所确定位置处的入射光瞳的光。显示设备的非贡献区域基本传播被所确定位置处的入射光瞳阻挡的光。贡献信息进一步识别：(i)显示设备的向观看系统传播有助于主图像的光的至少一个主贡献区域，以及(ii)显示设备的向观看系统传播有助于次图像的光的至少一个次贡献区域。全息图引擎还布置成基于显示设备的由处理引擎识别的至少一个主贡献区域来确定全息图。全息图引擎还布置成将全息图输出到显示设备用于显示。

技术领域

本公开涉及图像投影。更具体地，本公开涉及全息投影和用于确定诸如 全息图或相息图的衍射结构的方法。一些实施例涉及基于眼睛跟踪信息的实 时全息图计算。一些实施例涉及虚拟图像投影。其他实施例涉及真实图像的 投影。实施例涉及通过波导观看投影图像。一些实施例涉及诸如图片生成单 元的光引擎。一些实施例涉及平视显示器。

背景技术

从目标散射的光包含振幅和相位信息。可以通过众所周知的干涉技术在 例如感光板上捕获该振幅和相位信息，以形成包括干涉条纹的全息记录或 “全息图”。可以通过用合适的光照射来重建全息图，以形成代表原始目标的 二维或三维全息重建或重放图像。

计算机生成的全息术可以在数值上模拟干涉过程。可以通过基于数学变 换(诸如菲涅耳或傅立叶变换)的技术来计算计算机生成的全息图。这些类 型的全息图可被称为菲涅耳/傅立叶变换全息图或简称为菲涅耳/傅立叶全息 图。傅立叶全息图可被认为是目标的傅立叶域/平面表示或目标的频域/平面 表示。例如，还可以通过相干光线跟踪或点云技术来计算计算机生成的全息 图。

可以在布置为调制入射光的振幅和/或相位的空间光调制器上对计算机 生成的全息图进行编码。例如，可以使用电可寻址液晶、光学可寻址液晶或 微镜来实现光调制。

空间光调制器通常包括多个单独可寻址像素，其也可被称为单元或元素。 光调制方案可以是二进制、多级或连续的。可替代地，该设备可以是连续的 (即不包括像素)，因此光调制可以在设备上是连续的。空间光调制器可以 是反射性的，这意味着调制光以反射输出。空间光调制器可以同样是透射性 的，这意味着调制光以透射输出。

可以使用本文描述的系统来提供全息投影仪。例如，这种投影仪已经在 平视显示器“HUD”和光检测和测距“LIDAR”中得到应用。

发明内容

本公开的各方面在所附独立权利要求中定义。

本公开涉及图像投影。它涉及图像投影的方法和包括显示设备的图像投 影仪。本公开还涉及包括图像投影仪和观看系统的投影系统。本公开同样适 用于单目和双目观看系统。观看系统可以包括观看者的一只或两只眼睛。观 看系统包括具有光焦度(例如人眼的透镜)和观看平面(例如人眼的视网膜)的 光学元件。投影仪可被称为“光引擎”。显示设备和使用显示设备形成(或感知) 的图像在空间上彼此分离。图像在显示平面上形成或被观看者感知。在一些 实施例中，图像是虚拟图像，并且显示平面可被称为虚拟图像平面。通过照 射显示在显示设备上的衍射图案(例如全息图)来形成图像。

显示设备包括像素。显示设备的像素衍射光。根据众所周知的光学原理， 最大衍射角的大小取决于像素的大小(以及其他因素，诸如光的波长)。

在实施例中，显示设备是空间光调制器，诸如硅上液晶(“LCOS”)空间光 调制器(SLM)。光在一定范围的衍射角(例如从零到最大衍射角)内从LCOS 向观看实体/系统(诸如相机或眼睛)传播。在一些实施例中，放大技术可用 于将可用衍射角的范围增加到超过LCOS的常规最大衍射角。