包括傅立叶全息图的头戴式设备制造技术

一种包括傅立叶全息图的头戴式设备。旨在由佩戴者佩戴的头戴式设备，其中所述头戴式设备被配置为用于由所述佩戴者显示和可视化虚拟图像，其中所述头戴式设备包括：‑至少一个光源，和‑至少一个傅立叶全息图，其中所述光源被配置为用于照亮所述傅立叶全息图，以便使得所述佩戴者可视化至少一个虚拟图像。

Headwear devices including Fourier holograms

【技术实现步骤摘要】
包括傅立叶全息图的头戴式设备
本专利技术涉及用于增强现实的方法和系统领域。本专利技术更具体地涉及虚拟图像或全息图像的可视化。
技术介绍
具有显示特征的头戴式设备在本领域中是已知的。这样的设备包括所谓的“智能眼镜”，其允许其佩戴者可视化图像或文本以用于增强现实。为了改进佩戴者的视觉舒适度，期望提供其中图像和文本以特定适于佩戴者和/或佩戴设备的定制方式来显示的方法和系统。对于屈光不正的佩戴者而言，视觉舒适度要求不仅对“自然视觉”(佩戴者周围环境的视觉)提供适当的校正，而且还对虚拟图像或全息图像的可视化提供适当校正。WO2015/032824和WO2015/032828披露了包括用于显示计算机生成的全息图像的空间光调制器的头戴式设备。从例如WO2016156614中，基于OLED或LCD显示器的解决方案也已知。然而，尽管这些解决方案确实对显示复杂和移动图像展现了兴趣，但它们通常需要电子驱动器和微型计算机，其证明是笨重、庞大且耗费能量的。屏幕本身和源也是如此。在眼镜的情况下，这些缺点具有完全关联性。
技术实现思路
由此，需要一种能够显示简单信息的紧凑型低成本且低能量的近眼式显示器。本专利技术通过提供旨在由供佩戴者佩戴的头戴式设备来弥补以上提到的需要，其中所述头戴式设备被配置为用于由所述佩戴者显示和可视化虚拟图像，其中所述头戴式设备包括：-至少一个光源，和-至少一个傅立叶全息图，其中光源被配置为用于照亮所述至少一个傅立叶全息图，以便使得佩戴者可视化至少一个虚拟图像。因为虚拟图像是由傅立叶全息图生成的事实，虚拟图像有时可以被滥用地称为“全息图像”。优选地，图像是二维的，因为提供二维的虚拟图像的记录傅立叶变换更方便。所述至少一个光源不必是相干光源。led或阳光允许使得傅立叶全息图可视化。然而，优选地，所述至少一个光源是相干光源。实际上，使用相干光源(例如绿光源)记录的傅立叶全息图可以用不同的相干光源(例如红光源)可视化，然而全息图的效率会降低：获得的虚拟图像不会那么明亮，并且与原始图像相比其会偏移。因此，使用其光谱尽可能窄的光源、并且优选地是相干光源具有技术优势。优选的相干光源包括激光器和二极管。这些源可以在所生成的虚拟图像中生成散斑。由此，例如，归功于过低随机电流调制(以及因此波长调制)或者通过漫射介质的随机运动(漫射器的缓慢移动；电驱动漫射液晶等)在激光中随机引入噪声而降低源的相干性可能是有趣的。还可以在靠近相干源的外腔中使用LED。虽然傅立叶全息图在本领域中是众所周知的，但是基于用于头戴式设备(诸如近眼显示器或智能眼镜)的傅立叶全息图的解决方案直到后来才问世。傅立叶全息图主要用于遥控器
，诸如从计算机辅助设计到游戏、用于电视的全息视频、汽车等的应用。例如由于使得能够在眼部佩戴物上实现这种小特征所需的高准确度，结合需要外部信号来选择性地显示感兴趣的信息条，所以傅立叶全息图对于头戴式设备的适用性是出乎意料的。傅立叶全息图有利地提供了保密显示：对于在佩戴者前方的某人来说不可能看到显示的内容。所述至少一个傅立叶全息图可以包括位于头戴式设备的框架中的至少一个傅立叶全息图。框架对于傅立叶全息图来说是方便的位置，因为它允许整体更小的全息图。另外，头戴式设备的框架通常表现出比镜片更长的寿命，并且不需要和镜片一样地被个性化。将傅立叶全息图定位在框架中可以允许生产通用框架，所述通用框架然后可以组合到适于佩戴者所需的光学校正的特定镜片。所述至少一个傅立叶全息图可以包括位于在头戴式设备内部提供的眼镜片的层中的至少一个傅立叶全息图。将傅立叶全息图集成在眼镜片内可以证明是有趣的，并且它可以在所生成的虚拟图像的位置方面提供增加的准确度。这种配置还可以防止需要全息反射镜。根据本专利技术的头戴式设备可以包括至少一个全息反射镜。所述至少一个傅立叶全息图可以包括至少一个透射傅立叶全息图。在这种情况下，光源可以被配置为在外部点源上生成亮点。在这种情况下，傅立叶全息图用作近眼显示。所述至少一个傅立叶全息图可以包括至少一个反射傅立叶全息图。使用透射或反射全息图可以证明是方便的并且使全息图的位置成为可管理的问题。所述至少一个虚拟图像可以包括含有矢量图形的至少一个全息图像，所述矢量图形优选地包括多个段。矢量图形通常足以显示简单信息，诸如GPS箭头、电池电量不足或消息警告等。因此，复杂的显示可以通过固定图像目录来替换。各个图像可以对应于傅立叶全息图。使用多个段可以允许用有限量的傅立叶全息图显示字母数字字符。所述至少一个源可以包括两种不同颜色的至少两种源。当然，所述至少一个源可以包括更多不同颜色数量的更多数量的源。这允许可视化多色图像，或选择用于可视化虚拟图像的颜色。实际上，根据环境，不同的颜色可能是适合的。可以证明例如在植物环境中(例如在徒步旅行时)使用红色光源来显示信息比使用绿色光源更有用。至少一个傅立叶全息图可以记录在至少一个全息板上。全息板优选是透明基板(诸如玻璃或任何合适的聚合物)，其已经涂有光敏材料，优选地为光聚合物或光聚合物和/或重铬酸盐明胶的混合物。光敏材料的层厚度优选地被包括在10与100μm之间，更优选地在20与30μm之间。可以一起使用在不同波长范围内敏感的若干层不同材料。如果傅立叶全息图是计算机生成的全息图(通过计算已生成的)，那么更多种类的材料可以用作全息板。计算的全息图可以印刷在任何透明基板上。计算机生成的全息图比它们的模拟对应物更便宜。分辨率方面的限制是打印分辨率，然而可以使用光刻来缓解这个问题。模拟全息图和计算机生成的全息图两者都可以用于产生大量的全息图。模拟全息术被优选用于开发主全息图，所述主全息图例如通过在布置于塑料片上的光敏材料中进行光学复制来复制出。这种复制速度可以达到10m/min。另一技术是全息压花成聚合物矩阵。在这种情况下，复制可以是归功于使用透明硅树脂的模塑方法来获得的。还可以使用机械压花、UV铸造、在光敏材料中印刷、或甚至激光雕刻和用于金属全息图的电铸。傅立叶全息图可以与归功于全息术而能记录的其他功能相组合。可以例如通过集成用于反射全息图或滤波功能离轴反射镜来使用全息反射镜。还可以通过考虑源的方向、全息板和镜片之间的角度来校正几何像差。还可以调整图像到框架的位置以及佩戴者的特征或偏好(距离、位置等)。傅立叶全息术是众所周知的技术，并且任何傅立叶全息图都可以用于实施本专利技术。所述至少一个傅立叶全息图可以包括记录在全息板矩阵上的傅立叶全息图矩阵，所述全息板矩阵由组合件组成，所述组合件包括至少一个一维全息板矩阵。一维矩阵的组合件可以是二维矩阵，即一维矩阵的堆叠，或甚至是三维矩阵。提供一维矩阵的堆叠而不是单个一维矩阵允许针对给定数量的图像使用具有较低偏转的偏转元件。使用矩阵允许隐藏由傅立叶全息图生成的感兴趣的虚拟图像的零阶和共轭图像。每个一维全息板矩阵可以与至少一个光源和至少一个偏转元件和/或阻挡元件相关联，并且其中每个至少一个偏转元件和/或阻挡元件被配置为基于外部信号允许相关联的光源照亮记录在所述相关联的一维矩阵上的感兴趣的傅立叶全息图。偏转元件和阻挡元件可以是不同的，或可替代地同一元件可以是偏转元件和阻挡元件二者。偏转元件是可以选择性地定向或改变光源的光路径的元件。阻挡元件是能够完全阻挡光源的光的元件。可以使用能够起本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旨在由佩戴者佩戴的头戴式设备，其中所述头戴式设备被配置为用于由所述佩戴者显示和可视化虚拟图像，其中所述头戴式设备包括：‑至少一个光源，和‑至少一个傅立叶全息图，其中所述光源被配置为用于照亮所述傅立叶全息图，以便使得所述佩戴者可视化至少一个虚拟图像。

【技术特征摘要】
2017.12.22 EP 17306892.51.一种旨在由佩戴者佩戴的头戴式设备，其中所述头戴式设备被配置为用于由所述佩戴者显示和可视化虚拟图像，其中所述头戴式设备包括：-至少一个光源，和-至少一个傅立叶全息图，其中所述光源被配置为用于照亮所述傅立叶全息图，以便使得所述佩戴者可视化至少一个虚拟图像。2.根据权利要求1所述的头戴式设备，其中所述至少一个傅立叶全息图包括位于所述头戴式设备的框架中的至少一个傅立叶全息图。3.根据权利要求1或2中的任意一项所述的头戴式设备，其中所述至少一个傅立叶全息图包括位于在所述头戴式设备内部提供的眼镜片的层中的至少一个傅立叶全息图。4.根据前述权利要求中的任意一项所述的头戴式设备，包括至少一个全息反射镜。5.根据前述权利要求中的任意一项所述的头戴式设备，其中所述至少一个傅立叶全息图包括至少一个透射傅立叶全息图。6.根据前一权利要求所述的头戴式设备，其中所述光源被配置为生成在外部点源上的亮点。7.根据前述权利要求中的任意一项所述的头戴式设备，其中所述至少一个傅立叶全息图包括至少一个反射傅立叶全息图。8.根据前述权利要求中的任意一项所述的头戴式设备，其中所述至少一个虚拟图像包括含有矢量图形的至少一个全息图像，所述矢量图形优选地包括多个段。9.根据前述权利要求中的任意一项所述的头戴式设备，其中所述至少一个源是相干光...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·鲍彻尔，S·阿尔尚博，J·巴列特，JP·卡诺，
申请(专利权)人：依视路国际公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR