[發明專利]全息投影

在審

• 申請號: 202210174822.6
• 申請日: 2022-02-24
• 公開（公告）號: CN114967400A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: M.溫吉羅
• 申請（專利權）人: 恩維世科斯有限公司
• 主分類號: G03H1/22
• 分類號: G03H1/22
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 陳麗來

一種全息系統包括圖像處理引擎、全息引擎和顯示圖像。圖像處理引擎布置成通過在規則采樣位置陣列對主圖像的像素值進行采樣來確定第一和第二次圖像。全息引擎布置成確定每個次圖像的全息圖。顯示引擎布置成在顯示設備上第一和第二次快速連續地顯示每個全息圖，以便從相應的全息圖重建每個次圖像，使得對應于主圖像的相應的第一和第二圖像像素陣列是可感知的。在第一方向上，第二次圖像的重建的圖像像素被插入第一次圖像的重建的圖像像素之間。顯示的孔徑定向為使得其在第二方向上比在第一方向上更長，其中圖像像素在第一方向上比在第二方向上更細長且更密集地填塞。

技術領域

本公開涉及投影儀和圖像處理器。更具體地，本公開涉及全息投影儀、全息投影系統和用于全息投影的圖像處理器。本公開還涉及全息投影目標圖像的方法和全息投影視頻圖像的方法。一些實施例涉及平視顯示器。

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重放圖像。

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，還可以通過相干光線跟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(SLM)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，其也可被稱為單元或元素。光調制方案可以是二進制、多級或連續的。可替代地，該設備可以是連續的(即不包括像素)，因此光調制可以在設備上是連續的。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。

使用這里描述的系統可以提供全息投影儀。這種投影儀已經在平視顯示器“HUD”和頭戴式顯示器“HMD”中得到應用，例如包括近眼設備。

全息投影儀將圖像投影到重放平面上的重放場上。當使用所述技術時，投影圖像由顯示在SLM像素上的全息圖形成，這里稱為“SLM像素”。因此，SLM像素顯示全息圖的像素，這里稱為“全息圖像素”。投影圖像由“圖像點”形成，圖像點在這里也稱為“圖像像素”。圖像像素是全息過程的結果。從用于投影的像素化圖像計算全息圖。圖像像素具有有限的尺寸，并且重放場中的相鄰圖像像素會相互干擾或模糊在一起。這在這里被稱為像素串擾。像素串擾的問題導致圖像質量降低。

投影圖像的分辨率可以是在重放場形成的圖像像素數量的量度。分辨率在這里也可以稱為空間分辨率、圖像點的密度或填充因子。對于高質量圖像，希望形成密集填塞的圖像像素，從而形成高分辨率圖像。一些應用需要具有高縱橫比的重放場，例如用于“寬屏幕”視頻圖像的投影。例如，重放場可以具有16:9或2:1的縱橫比。然而，重放場通常是方形的，這可能對具有高縱橫比的高分辨率圖像的形成提出挑戰。

全息引擎需要時間來從源圖像確定用于顯示的全息圖。例如，全息圖可以是使用至少一次傅立葉變換計算的傅立葉全息圖。因此，計算全息圖所花費的時間會限制可將全息圖寫入SLM的速率，從而限制將源圖像序列投影為視頻流的速率，這里稱為“幀速率”。因此，很難以可接受的視頻幀速率投影圖像。

本公開涉及用于實現時間交錯以優化重放平面上源圖像的全息重建的分辨率的技術。特別地，所公開的技術可以用于在具有高縱橫比的重放場上形成高分辨率圖像。

這里公開了一種改進的全息投影系統和方法。

發明內容

在所附的獨立權利要求中定義了本公開的一方面。