【技术实现步骤摘要】
本公开涉及图像投影系统和图像投影方法。更具体地，本公开涉及减少重影图像出现的全息投影仪和方法。更具体地，本公开涉及用于全息投影仪的全息图显示设备的显示控制，其中显示控制布置成划分显示设备的像素，以便减少或防止复本全息内容到达观察区域或观察体积的一个或每个观察位置。一些实施例涉及全息图生成单元、图片生成单元或平视显示器。
技术介绍
1、从物体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，以形成代表原始物体的二维或三维全息重建或重放图像。
2、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比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物体的傅立叶域/平面表示或物体的频域/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。
3、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。
4、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
5、使用这里描述的系统可以提供全息投影仪。这种投影仪已经在平视显示器“hud”中得到应用。
技术实现思路
1、在所附的独立权利要求中定义了本公开的各方面。
2、总的来说，提供了全息投影系统和方法，当图像(即全息重建)由全息投影系统形成时，其避免或至少减少了重影图像的出现。全息投影系统包括显示设备和波导。显示设备布置成根据显示在其上的全息图对光进行空间调制。波导布置成接收根据全息图调制的全息波前，并输出全息波前的多个复本。该系统和方法特别适用于在非无限图像距离处形成的全息重建，和/或当用于观察图像的观察系统的孔径尺寸与显示全息图的显示设备的尺寸相似时。
3、在英国专利gb2603517中描述了本公开的背景，该专利在此全文引入作为参考。总的来说，显示设备的孔径/光瞳限制观察窗(例如眼盒)的尺寸。波导可以用于通过创建和发射光瞳的多个复本来形成扩展的(尺寸增加的)观察窗。每个波导产生通过照射显示在显示设备上的全息图而形成的全息波前的多个复本。简而言之，每个波导产生全息图的多个复本。在英国专利gb2603517中解决了重影图像的问题。该解决方案基于这样的认识，即不同的复本提供主图像内容和重影图像内容(在全息图域中)。
4、本公开描述了对由波导形成的重影图像问题的替代解决方案。这里公开的方法提供了关于全息图算法的好处。仅作为示例，这里公开的方法对于全息图特别有效，其中全息图的特性(例如像素的数量或像素阵列的尺寸/形状)与它重建的相应图像的特性基本相同。这种全息图的示例是通过迭代相位恢复算法形成的全息图，例如在英国专利申请gb2112213.0中描述的算法，该专利申请在此全文引入作为参考。然而，本公开不限于这种全息图，其他全息图可以受益于这里公开的概念。
5、专利技术人首先发现，如果全息图复本之间的间隔增加，则重影图像的光穿过观察系统的孔径的可能性降低。专利技术人认识到，如果全息图仅显示在显示设备的子区域上(具有由波导复制的光瞳)，这是可以实现的。然而，专利技术人在模拟和实验中发现，虽然这种方法在减少重影图像的突出方面确实有效，但引入了视场中暗带(丢失图像内容)的新问题。因此，本专利技术人解决的问题是如何在不降低图像质量的情况下降低重影的可能性。更具体地说，如何通过分离全息图复本而不在视场中引入暗带来减少重影的可能性。这些问题将在以下段落中进一步阐述。
6、由于通过波导存在不同的可能光传播路径，所以所谓的“重影图像”可以在非无限图像距离处形成。特别地，与全息波前的不同复本相关的光传播路径可以具有不同的长度。不同的光传播路径也可以源自空间光调制器的不同区域。在任何给定的位置，观察系统可以从全息波前的多个复本接收相同的图像内容。这可以导致主图像与第一复本的第一区域相关，而第二重影图像与第二复本的第二区域相关。在一示例中，在第一观察位置，显示设备的第一部分可以贡献主图像。来自第一部分的光可以经由第一复本在观察系统处被接收。显示设备的第二部分可以贡献重影图像。来自第二部分的光可以经由第二复本在观察系统处被接收。在非无限图像距离时，主要(初级)图像和重影(次级)图像可能会部分重叠。这种部分重叠会显著降低感知的虚拟图像的质量。重影图像可能会使初级(主)图像看起来模糊。
7、所公开的系统和方法通过(i)将视场(目标图像)划分成空间区域(这里称为“部分”),(ii)计算每个部分的较小(比目标图像少的像素)全息图(这里称为“子全息图”)，以及(iii)在显示设备的不同子区域上显示每个子全息图，避免或至少减少重影图像的出现。实际上，这种方法包括减小用特定(子)全息图编码的显示设备的面积。减小用特定(第一子)全息图编码的显示设备的面积，实质上减小了用相同(子)全息图(或全息图的相同部分)编码的光在可能包括人眼的观察系统的孔径处从空间光调制器的多个复本接收的可能性。因此，这降低了相同图像内容的光在给定的观察位置被孔径不止一次接收的可能性。这是通过仅在一些可用显示像素上显示对应于该图像内容的全息图像素来实现的—例如在可用显示像素的一半、三分之一或四分之一上。特别地，对应于特定图像内容的(第一子)全息图可以显示在包括一些(而不是全部)可用显示像素的连续像素组上。换句话说，(第一子)全息图可以不填充显示设备的显示区域，并且可以填充可用显示区域的少于一半或少于三分之一或少于四分之一。专利技术人已经发现，用每个子全息图填充显示设备大大增加了观察系统在第一位置仅从单个复本接收子全息图内容的机会，因为该子全息图的复本彼此更远，因此不太可能落在观察系统的角度观察范围内。
8、由波导形成的复本包括显示设备的光的复本，其中波导有效地形成这种复本的阵列(在一个或多个维度上)。将(第一子)全息图配置为仅占据显示设备的一部分可能导致在由波导形成的复制阵列中在第一子全息图的光的相邻示例之间产生一些分离。
9、专利技术人已经发现，虽然用例如(第一子)全息图不足填充显示设备可以降低观察系统接收不想要的光(重影光)的风险，但在感知的图像中出现间隙或暗带。专利技术人已经发现,“想要的”光的这种减少可被恢复，而不会再次引入重影内容的风险。根据本公开，目标图像可被分成两个或更多个图像子部分(或子区域)。可以计算对应于每个图像子区域的单独的相应子全息图，其中每个子全息图的尺寸布置为使得它们两者/全部可以基本同时显示在显示设备上。每个子全息图可以显示在显本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种全息投影仪，包括：
2.如权利要求1所述的全息投影仪，其中，所述全息图还包括图像的第三区域的第三子全息图，与第一或第二子全息图中的至少一个相邻，并且可选地，其中全息图还包括图像的第四区域的第四子全息图，与第一、第二或第三子全息图中的至少一个相邻。
3.如任一前述权利要求所述的全息投影仪，其中，所述图像的第一和第二区域彼此相邻，以在图像平面上形成基本连续的图像。
4.如任一前述权利要求所述的全息投影仪，其中，所述全息图配置为使得当显示全息图的所述显示设备被照射时，被每个子全息图空间调制的光将基本同时进入所述观察系统的入射光瞳。
5.如任一前述权利要求所述的全息投影仪，还包括：
6.如任一前述权利要求所述的全息投影仪，其中，所述入射光瞳的尺寸不超过15mm，例如不超过12mm或不超过10mm。
7.如任一前述权利要求所述的全息投影仪，其中，由所述显示设备形成的全息波前包括由所述第一子全息图形成的第一全息子波前，以及由所述第二子全息图形成的不同的第二全息子波前。
8.如权利要求7所述的全息投影仪
9.如任一前述权利要求所述的全息投影仪，其中，在离所述显示设备的非无限图像距离处形成图像。
10.一种计算全息投影系统的全息图的方法，该全息投影系统包括配置成显示全息图并在被照射时输出全息波前的显示设备，以及布置成接收全息波前并发射全息波前的多个复本的波导，该方法包括：
11.一种全息投影方法，包括：
12.如权利要求11所述的方法，包括计算用于通过所述观察系统观察图像的子全息图作为初始步骤。
13.如权利要求11或12所述的方法，其中，所述方法是至少部分计算机实现的。
...【技术特征摘要】
1.一种全息投影仪，包括：
2.如权利要求1所述的全息投影仪，其中，所述全息图还包括图像的第三区域的第三子全息图，与第一或第二子全息图中的至少一个相邻，并且可选地，其中全息图还包括图像的第四区域的第四子全息图，与第一、第二或第三子全息图中的至少一个相邻。
3.如任一前述权利要求所述的全息投影仪，其中，所述图像的第一和第二区域彼此相邻，以在图像平面上形成基本连续的图像。
4.如任一前述权利要求所述的全息投影仪，其中，所述全息图配置为使得当显示全息图的所述显示设备被照射时，被每个子全息图空间调制的光将基本同时进入所述观察系统的入射光瞳。
5.如任一前述权利要求所述的全息投影仪，还包括：
6.如任一前述权利要求所述的全息投影仪，其中，所述入射光瞳的尺寸不超过15mm，例如不超过12mm或不超过10mm。
7.如任一前述权利要求所述的全息投影仪，其中，由所述显示设备形成的全息波前包括由所述第一子全...
【专利技术属性】
技术研发人员：林瑞生，J·克里斯玛斯，T·斯密顿，
申请(专利权)人：恩维世科斯有限公司，
类型：发明
国别省市：
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