[发明专利]全息投影

说明书

一种全息系统包括图像处理引擎、全息引擎和显示图像。图像处理引擎布置成通过在规则采样位置阵列对主图像的像素值进行采样来确定第一和第二次图像。全息引擎布置成确定每个次图像的全息图。显示引擎布置成在显示设备上第一和第二次快速连续地显示每个全息图，以便从相应的全息图重建每个次图像，使得对应于主图像的相应的第一和第二图像像素阵列是可感知的。在第一方向上，第二次图像的重建的图像像素被插入第一次图像的重建的图像像素之间。显示的孔径定向为使得其在第二方向上比在第一方向上更长，其中图像像素在第一方向上比在第二方向上更细长且更密集地填塞。

技术领域

本公开涉及投影仪和图像处理器。更具体地，本公开涉及全息投影仪、全息投影系统和用于全息投影的图像处理器。本公开还涉及全息投影目标图像的方法和全息投影视频图像的方法。一些实施例涉及平视显示器。

背景技术

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。

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。

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(SLM)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。

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”和头戴式显示器“HMD”中得到应用，例如包括近眼设备。

全息投影仪将图像投影到重放平面上的重放场上。当使用所述技术时，投影图像由显示在SLM像素上的全息图形成，这里称为“SLM像素”。因此，SLM像素显示全息图的像素，这里称为“全息图像素”。投影图像由“图像点”形成，图像点在这里也称为“图像像素”。图像像素是全息过程的结果。从用于投影的像素化图像计算全息图。图像像素具有有限的尺寸，并且重放场中的相邻图像像素会相互干扰或模糊在一起。这在这里被称为像素串扰。像素串扰的问题导致图像质量降低。

投影图像的分辨率可以是在重放场形成的图像像素数量的量度。分辨率在这里也可以称为空间分辨率、图像点的密度或填充因子。对于高质量图像，希望形成密集填塞的图像像素，从而形成高分辨率图像。一些应用需要具有高纵横比的重放场，例如用于“宽屏幕”视频图像的投影。例如，重放场可以具有16:9或2:1的纵横比。然而，重放场通常是方形的，这可能对具有高纵横比的高分辨率图像的形成提出挑战。

全息引擎需要时间来从源图像确定用于显示的全息图。例如，全息图可以是使用至少一次傅立叶变换计算的傅立叶全息图。因此，计算全息图所花费的时间会限制可将全息图写入SLM的速率，从而限制将源图像序列投影为视频流的速率，这里称为“帧速率”。因此，很难以可接受的视频帧速率投影图像。

本公开涉及用于实现时间交错以优化重放平面上源图像的全息重建的分辨率的技术。特别地，所公开的技术可以用于在具有高纵横比的重放场上形成高分辨率图像。

这里公开了一种改进的全息投影系统和方法。

发明内容

在所附的独立权利要求中定义了本公开的一方面。