[發明專利]全息投影儀

有效

• 申請號: 202010784673.6
• 申請日: 2020-08-05
• 公開（公告）號: CN112327587B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: J.克里斯特馬斯;M.卡納
• 申請（專利權）人: 杜爾利塔斯有限公司
• 主分類號: G03H1/22
• 分類號: G03H1/22;G02B27/01
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 陳堯劍

描述了一種具有光路的全息投影儀。全息投影儀包括布置成顯示第一全息圖的第一空間光調制器和第一光源。第一光源布置為用第一波長的光照射第一空間光調制器，使得在回放平面上形成與第一全息圖相對應的第一全息重建。全息投影儀還包括透明材料的連續塊。通過透明材料的連續塊形成光路的至少一部分。透明材料的折射率大于空氣。

技術領域

本公開涉及一種投影儀。更具體地，本公開涉及全息投影儀和全息投影系統。一些實施例涉及平視顯示器和頭戴式顯示器。

背景技術

從物體散射的光包含振幅和相位信息。可以通過眾所周知的干涉技術在例如感光板上捕獲該振幅和相位信息，以形成包括干涉條紋的全息記錄或“全息圖”。可以通過用合適的光照射來重建全息圖，以形成代表原始物體的二維或三維全息重建或回放圖像。

計算機生成的全息術可以在數值上模擬干涉過程。可以通過基于數學變換比如菲涅耳或傅立葉變換的技術來計算計算機生成的全息圖。這些類型的全息圖可被稱為菲涅耳/傅立葉變換全息圖或簡稱為菲涅耳/傅立葉全息圖。傅立葉全息圖可被認為是物體的傅立葉域/平面表示或物體的頻域/平面表示。例如，還可以通過相干射線追蹤或點云技術來計算計算機生成的全息圖。

可以在布置為調制入射光的振幅和/或相位的空間光調制器上對計算機生成的全息圖進行編碼。例如，可以使用電可尋址液晶、光學可尋址液晶或微鏡來實現光調制。

空間光調制器通常包括多個單獨可尋址像素，其也可以稱為單元或元素。光調制方案可以是二進制、多級或連續的。可替代地，裝置可以是連續的(即不包括像素)，因此光調制可以在整個裝置上是連續的。空間光調制器可以是反射性的，這意味著調制光以反射輸出。空間光調制器可以同樣是透射性的，這意味著調制光以透射輸出。

可以使用本文描述的系統來提供全息投影儀。例如，這種投影儀已經應用于平視顯示器“HUD”和頭戴顯示器“HMD”，包括近眼設備。

在使用相干光的設備比如全息投影儀中，可以使用移動漫射器來提高圖像質量。

發明內容

本公開的各方面在所附獨立權利要求中定義。

本文公開了一種具有光路的全息投影儀。全息投影儀包括第一空間光調制器、第一光源和透明材料的連續塊。第一空間光調制器布置為顯示第一全息圖。第一光源布置為用第一波長的光照射第一空間光調制器，使得在回放平面上形成與第一全息圖相對應的第一全息重建。透明材料的連續塊形成全息投影儀的光路的至少一部分。透明材料的折射率大于空氣。

透明材料的連續塊包括：透明材料的至少一個平行六面體塊，其布置成使得投影儀的光縱向行進通過平行六面體塊(沒有從其側面的內反射)，以及至少一個棱鏡，其布置成使得投影儀的光行進通過棱鏡而具有一個全內反射。因此，光從第一端到第二端沿直線(即不因反射而改變方向)行進通過平行六面體塊，并由棱鏡通過一個全內反射而重定向。因此，投影儀的光完全在透明材料內傳播。

透明材料在全息投影儀的波長處具有大于1的折射率。更具體地，透明材料在由光源發射的光的波長處具有大于1的折射率。

本文中使用詞語“塊”來定義透明材料是在空間中占據一定體積的透明固體材料。本公開的全息投影儀由諸如玻璃的透明材料的固體塊形成。這提供了兩個重要的技術優勢：首先，提高了機械和熱穩定性；其次，在不影響體積的前提下提高了光學效率。

表述“投影儀的光”包括來自光源的沿著照射路徑行進并照射空間光調制器的光，其對應于本文所述的“輸入光束”的光。另外，“投影儀的光”包括來自空間光調制器的沿著投影路徑行進到回放平面的空間調制的光，其對應于本文所述的“輸出光束”的光。