透视型全息显示设备和头戴式显示设备制造技术

本发明专利技术提供一种透视型全息显示设备和头戴式显示设备。透视型全息显示设备包括中继光学系统，其放大或缩小并传输由空间光调制器产生的全息图；噪声去除滤波器，从经由中继光学系统传输的全息图的衍射光中去除噪声；以及光路转换器，改变从中继光学系统传输的全息较的衍射光的路径和外部光的路径中的至少一个，从而同时或选择性地看见全息图和外部。

【技术实现步骤摘要】
透视型全息显示设备和头戴式显示设备相关申请的交叉引用本申请要求向韩国专利局于2015年10月28日提交的韩国专利申请No.10-2015-0150272以及于2016年5月4日提交的韩国专利申请No.10-2016-0055766的权益，这些申请的公开内容作为引用并入本文。
本公开涉及一种全息显示设备，更具体地涉及一种透视型全息显示设备，经由该设备，同时或选择地看见全息图和外部。
技术介绍
随着许多三维(3D)电影显现出来，已进行对关于3D图像显示设备相关的技术的研究。例如，积极地执行对通过使用空间光调制器(SLM)实时实施高质量全息图的设备的研究。近期引入了对实施虚拟现实(VR)的头戴式显示器(HMD)及相关产品的许多研究。大公司频繁占有具有VR技术的创业公司。然而，用于VR的常规HMD是基于立体视觉的技术，由于视觉辐辏调节冲突，这导致视觉疲劳。在应用于空间交互技术时，用于VR的常规HMD还导致许多问题。
技术实现思路
提供了能够实施透视型全息三维(3D)图像的显示设备。提供了个人透视型3D显示头戴式显示器(HMD)。根据本公开的一方面，提供了透视型全息显示设备，包括光源，提供光；空间光调制器，使光发生衍射，并再现全息图；中继光学系统，放大或缩小并传输由空间光调制器产生的全息图；噪声去除滤波器，从经由中继光学系统传输的全息图的衍射光中去除噪声；以及光路转换器，改变从中继光学系统传输的全息图的衍射光的路径以及外部光的路径中的至少一个，并将衍射光和外部光传输到相同区域。透视型全息显示设备还可包括：准直器，将由光源提供的光转换为准直光。空间光调制器可包括振幅空间光调制器、相位空间光调制器或复合空间光调制器。中继光学系统可包括第一光学元件，由空间光调制器调制的全息图入射到第一光学元件；以及第二光学元件，具有靠近第一光学元件的发射表面侧的第一焦点的入射表面侧的第二焦点。第一光学元件可具有第一焦距，第二光学元件具有与第一焦距不同的第二焦距。噪声去除滤波器可设置在第一光学元件的发射表面侧的第一焦点附近。噪声去除滤波器可包括针孔。透视型全息显示设备还可包括：场光学元件，聚焦从中继光学系统传输的全息图。场光学元件可设置在像平面附近，从中继光学系统传输的全息图成像在像平面中。或者，场光学元件可布置为像平面位于场光学元件的入射表面侧的焦点位置和场光学元件的入射表面之间，从中继光学系统传输的全息图成像在像平面中。场光学元件可布置为像平面重新成像为竖立虚像，从中继光学系统传输的全息图成像在像平面中。场光学元件可邻近光路转换器设置。从中继光学系统传输的全息图的尺寸可通过改变中继光学系统和场光学元件之间的距离来调整。光路转换器可包括分束器，其包括第一表面、第二表面、第三表面和设置在内部的束分离薄膜，从中继光学系统传输的全息图的衍射光入射到第一表面，外部光入射到第二表面，第三表面与第二表面相对，束分离薄膜反射经由第一表面透射的全息图的衍射光的至少一部分至第三表面，并使经由第二表面透射的外部光的至少一部分透射至第三表面，场光学元件包括邻近光路转换器的第一表面设置的物镜。光路转换器可包括分束器，其包括第一表面、第二表面、第三表面、第四表面和设置在内部的束分离薄膜，从中继光学系统传输的全息图的衍射光入射到第一表面，外部光入射到第二表面，第三表面与第二表面相对，第四表面与第一表面相对，束分离薄膜反射经由第一表面透射的全息图的衍射光的至少一部分至第四表面，再次反射经由第四表面透射的全息图的衍射光的至少一部分至第三表面，并使经由第二表面透射的外部光的至少一部分透射至第三表面，场光学元件包括邻近光路转换器的第四表面设置的凹反射镜。光路转换器可包括半透反射镜，场光学元件位于中继光学系统和光路转换器之间，邻近光路转换器。光路转换器可包括分束器，其包括第一表面、第二表面、第三表面和设置在内部的束分离薄膜，从中继光学系统传输的全息图的衍射光入射到第一表面，外部光入射到第二表面，第三表面与第二表面相对，束分离薄膜反射经由第一表面透射的全息图的衍射光的至少一部分至第三表面，并将经由第二表面透射的外部光的至少一部分透射至第三表面，其中，束分离薄膜相对于第一表面具有凹弯曲表面形状，以反射和聚焦从中继光学系统传输的全息图至第三表面。束分离薄膜可以是偏振选择性反射薄膜。光路转换器可布置成束分离薄膜设置在像平面附近，从中继光学系统传输的全息图成像的像平面上。透视型全息显示设备还可包括光束选择性光学元件，其聚焦衍射光并使外部光透射通过。光束选择性光学元件可以是具有各向同性透镜和各向异性透镜的粘合透镜，其中，粘合透镜相对于衍射光的折射率具有正(+)值，粘合透镜相对于外部光的总折射率为零。光束选择性光学元件可包括彼此相对的第一和第二透明基底层以及置于第一和第二透明基底层之间的液晶层，并通过用设置在第一和第二透明基底层的至少一个表面上的电极控制液晶层而选择性地具有偏振特性。光束选择性光学元件可包括彼此相对的第一和第二透明基底层以及置于第一和第二透明基底层之间的液晶层，并且是通过用设置在第一和第二透明基底层的至少一个表面上的电极控制液晶层而选择性地具有折射率的有源液晶透镜。光路转换器可包括调整外部光的透射量的有源反射器。有源反射器可包括液晶滤波器和电致变色装置之一。光路转换器可以设置在用户的瞳孔附近。透视型全息显示设备可以安装在戴在观察者头部上的头部安装壳体中，以用于左眼和右眼中的至少一只。根据本公开的另一方面，提供了显示全息图的头戴式显示(HMD)设备，包括左眼透视型全息显示设备；右眼透视型全息显示设备；以及连接左眼透视型全息显示设备和右眼透视型全息显示设备的框架，其中，左眼透视型全息显示设备和右眼透视型全息显示设备均包括：光源，提供光；空间光调制器，使光衍射，并再现全息图；中继光学系统，放大或缩小并传输由空间光调制器产生的全息图；噪声去除滤波器，从经由中继光学系统传输的全息图的衍射光中去除噪声；以及光路转换器，改变从中继光学系统传输的全息图的衍射光的路径和外部光的路径中的至少一个，并将衍射光和外部光传输至相同区域。当HMD设备戴在用户头部上时，左眼透视型全息显示设备的光路转换器可以邻近用户左眼设置，右眼透视型全息显示设备的光路转换器可以邻近用户右眼设置。左眼透视型全息显示设备的光路转换器和右眼透视型全息显示设备的光路转换器之间的距离可以调整。附图说明结合附图，从实施例的下列描述中，这些和/或其它方面变得明白和更易理解，附图中：图1是根据实施例的由用户戴着的透视型全息显示设备的示例的示意图；图2是图1的透视型全息显示设备的光学系统的示意图；图3是物镜的布局的示例的图；图4是物镜的布局的另一示例的图；图5是描述图4的物镜的布局的操作的图；图6是根据另一实施例的透视型全息显示设备的光学系统的示意图；图7是根据另一实施例的透视型全息显示设备的光学系统的示意图；图8是根据另一实施例的透视型全息显示设备的光学系统的示意图；图9是根据另一实施例的透视型全息显示设备的光学系统的示意图；图10是描述图9的透视型全息显示设备的操作的图；图11是根据另一实施例的透视型全息显示设备的光学系统的示意图；图12是根据另一实施例的透视型全息显示设备的光学系统的示意图；图13是根据另一实施例的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种透视型全息显示设备，包括：光源，提供光；空间光调制器，使光衍射，并再现全息图；中继光学系统，放大或缩小并传输由空间光调制器产生的全息图；噪声去除滤波器，从经由中继光学系统传输的全息图的衍射光中去除噪声；以及光路转换器，改变从中继光学系统传输的全息图的衍射光的路径和外部光的路径中的至少一个，并将衍射光和外部光传输至相同区域。

【技术特征摘要】
2015.10.28 KR 10-2015-0150272;2016.05.04 KR 10-2011.一种透视型全息显示设备，包括：光源，提供光；空间光调制器，使光衍射，并再现全息图；中继光学系统，放大或缩小并传输由空间光调制器产生的全息图；噪声去除滤波器，从经由中继光学系统传输的全息图的衍射光中去除噪声；以及光路转换器，改变从中继光学系统传输的全息图的衍射光的路径和外部光的路径中的至少一个，并将衍射光和外部光传输至相同区域。2.如权利要求1所述的透视型全息显示设备，还包括准直器，将由光源提供光转换为准直光。3.如权利要求1所述的透视型全息显示设备，其中，所述空间光调制器包括振幅空间光调制器、相位空间光调制器或复合空间光调制器。4.如权利要求1所述的透视型全息显示设备，其中，所述中继光学系统包括第一光学元件和第二光学元件，由空间光调制器调制的全息图入射到第一光学元件，第二光学元件具有在第一光学元件的发射表面侧的第一焦点附近的入射表面侧的第二焦点。5.如权利要求4所述的透视型全息显示设备，其中，所述第一光学元件具有第一焦距，所述第二光学元件具有与第一焦距不同的第二焦距。6.如权利要求4所述的透视型全息显示设备，其中，所述噪声去除滤波器设置在第一光学元件的发射表面侧的第一焦点附近。7.如权利要求1所述的透视型全息显示设备，其中，所述噪声去除滤波器包括针孔。8.如权利要求1所述的透视型全息显示设备，还包括场光学元件，其聚焦从中继光学系统传输的全息图。9.如权利要求8所述的透视型全息显示设备，其中，所述场光学元件设置在像平面附近，从中继光学系统传输的全息图成像在像平面上。10.如权利要求8所述的透视型全息显示设备，其中，所述场光学元件布置成所述像平面设置在场光学元件的入射表面侧的焦点位置和场光学元件的入射表面之间，从中继光学系统传输的全息图成像在像平面上。11.如权利要求10所述的透视型全息显示设备，其中，所述场光学元件布置成像平面重新成像为竖立虚像，从中继光学系统传输的全息图成像的像平面上。12.如权利要求8所述的透视型全息显示设备，其中，所述场光学元件邻近光路转换器设置。13.如权利要求8所述的透视型全息显示设备，其中，通过改变中继光学系统和场光学元件之间的距离来调整从中继光学系统传输的全息图的尺寸。14.如权利要求8所述的透视型全息显示设备，其中，所述光路转换器包括分束器，其包括第一表面、第二表面、第三表面和设置在内部的束分离薄膜，从中继光学系统传输的全息图的衍射光入射到第一表面，外部光入射到第二表面，第三表面与第二表面相对，束分离薄膜反射经由第一表面透射的全息图的衍射光的至少一部分至第三表面，并将经由第二表面透射的外部光的至少一部分传输至第三表面，并且其中，所述场光学元件包括邻近光路转换器的第一表面设置的物镜。15.如权利要求8所述的透视型全息显示设备，其中，所述光路转换器包括分束器，其包括第一表面、第二表面、第三表面、第四表面和设置在内部的束分离薄膜，从中继光学系统传输的全息图的衍射光入射到第一表面，外部光入射到第二表面，第三表面与第二表面相对，第四表面与第一表面相对，束分离薄膜反射经由第一表面透射的全息图的衍射光的至少一部分至第四表面，再次反射经由第四表面透射的全息图的衍射光的至少一部分至第三表面，并使经由第二表面透射的外部光的至少一部分透射至第三表面，并且，其中，所述场光学元件包括邻近光路转换器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：成基荣，金允泰，安重权，李泓锡，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR