[發明專利]通過漫射介質的圖像及波場投影

有效

• 申請號: 201580050263.6
• 申請日: 2015-07-30
• 公開（公告）號: CN106716227B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 斯蒂芬·P·麥格魯
• 申請（專利權）人: 伊奎蒂公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G03H1/28;H04N9/31;G03H1/04
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 沈錦華

用于投影波場的方法及系統使用漫射介質、波前塑形器、照明源及控制系統。一種用于將物體波場投影到投影體積中的系統包含波散射器、經配置以將波場投影到所述波散射器上的波場投影儀及耦合到所述波場投影儀的控制器。所述控制器經配置以致使所述波場投影儀投影波場，所述波場在與所述波散射器交互作用后即刻被重新引導以形成物體波場，所述物體波場在所述投影體積中形成預定圖案。

相關申請案

本申請案主張2014年7月31日提出申請的第62/031,702號美國臨時專利申請案的權益，所述臨時專利申請案以全文引用的方式并入本文中。

技術領域

本發明技術針對于通過漫射介質的波場投影，且更特定來說針對于用于通過非常規散射元件投影圖像的方法及系統。

背景技術

在科學文獻及專利文獻中已描述用于通過漫射介質成像的許多方法。然而，仍需要實現恰恰相反的方面：將圖像或其它波場投影到因漫射介質而從投影儀不可見的空間中。

顯微術方面的最近工作已展示，可能按以下方式使光學波前預失真，使得漫射器重建所述波前以形成聚焦為一點的會聚球面波前。舉例來說，I.M.威萊庫普(I.M.Vallekoop)等人在特此以全文引用的方式并入的“利用失序進行完美聚焦(Exploiting disorder for perfect focusing)”(ArXiv:0910.0873v1[物理光學(Physics.optics)]，2009年10月5日)中描述使用空間光調制器來使波前預失真且經由學習算法將波前穿過非常強漫射器發射到經精細聚焦光點。

已進行了相當大量的工作來采用投影儀陣列形成所謂的“光場顯示器”，其基本上反轉透鏡攝影過程。舉例來說，費爾納(Fellner)與漢森(Hansen)在EUROGRAPHICS 2006中發表了論文“面向光場顯示器：經由投影儀群集進行自動立體再現(Toward the LightField Display:Autostereoscopic Rendering via a Cluster of Projectors)”，所述論文特此以全文引用的方式并入。在本論文中，作者描述從投影儀陣列將圖像投影到屏幕的漫射表面上，所述屏幕包括小透鏡陣列及按小透鏡的焦距分離的漫射表面。漫射屏幕充當小透鏡的后焦平面的圖像中繼，所述后焦平面接著投影呈針孔投影陣列的形式的光場。

在美國專利申請案US 2014/0063077(韋滋斯泰因(Wetzstein)等人的“張量顯示器(Tensor Displays)”，其特此以全文引用的方式并入)，描述了涉及空間可尋址光衰減層的堆疊的3D顯示器。韋滋斯泰因等人還描述了采用高度結構化透鏡屏幕及空間光調制器的“壓縮光場投影儀”。本發明技術采用如本文中所描述的一或多個空間相位調制器及一或多個非常規光學元件。

附圖說明

圖1說明預失真波場進入漫射器、接著由漫射器重新塑形以會聚成焦點。

圖2說明波場投影儀發射預失真波場，所述預失真波場進入漫射器且接著在由漫射器重新塑形之后形成一列圖像點。

圖3說明在通過發射波前穿過漫射器而形成的光場中可通過眼睛框看到的圖像。

圖4說明包括共同在投影體積中形成圖像的波場發射器及兩個漫射器的投影系統。

圖5是說明使用本發明技術的實施例中的步驟的流程圖。

圖6A說明包括點光源陣列、第一體積全息漫射器、第二漫射器及投影體積中的點陣列的投影系統。

圖6B說明用于形成6A中的全息漫射器的一個組件的方法。

圖7A說明用于校準光場投影儀以在投影體積中形成一系列焦點的方法。

圖7B說明使用光場投影儀時所涉及的信息流中的一些。