基于眼睛位置生成的全息图像制造技术

本发明专利技术提供了一种全息显示系统，包括：眼跟踪器，被配置为确定眼睛的特征的位置；光源，被配置为输出图像光；以及数字动态全息图。所述数字动态全息图被配置为接收来自所述光源的所述图像光。所述数字动态全息图还被配置为基于目标图像来空间地调制所述图像光，从而在所述眼睛中形成重构图像。所述重构图像包括噪声，所述噪声基于所述眼睛的所述特征的所述位置被非均匀地分布在所述重构图像上。置被非均匀地分布在所述重构图像上。置被非均匀地分布在所述重构图像上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于眼睛位置生成的全息图像

技术介绍

[0001]全息显示可以形成光的二维(2D)和三维(3D)分布，这些分布模拟真实的视觉体验。全息显示可以用于通过将虚拟图像直接呈现给用户的眼睛来提供增强现实(AR)体验和/或虚拟现实(VR)体验。这样的虚拟图像可以采取一个或多个虚拟对象的形式，这些虚拟对象被显示，使得它们看起来像真实世界中的物理对象。

技术实现思路

[0002]全息显示系统包括：眼跟踪器，被配置为确定眼睛的特征的位置；光源，被配置为输出图像光；以及数字动态全息图。该数字动态全息图被配置为接收来自光源的图像光。该数字动态全息图还被配置为基于目标图像来空间地调制图像光，以在眼睛中形成重构图像。该重构图像包括噪声，该噪声基于眼睛的特征的位置被非均匀地分布在重构图像各处。
[0003]提供本
技术实现思路
是为了以简化的形式介绍一些概念，下面将进一步在具体实施方式中对这些概念进行描述。此
技术实现思路
既不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。此外，所要求保护的主题并不限于解决本公开的任何部分中所提到的任何或全部缺点的实现。
附图说明
[0004]图1示意性地示出了示例近眼显示设备。
[0005]图2示意性地示出了可以在近眼显示设备中被实现的示例全息显示系统。
[0006]图3示出了示例目标图像。
[0007]图4至图6示出了图3的目标图像的示例重构图像，这些重构图像是基于眼睛的特征的不同位置而被生成的。
[0008]图7示意性地示出了示例迭代全息图设计算法。
[0009]图8示出了描绘图7的迭代全息图设计算法的方面的图。
[0010]图9是描绘了示例全息显示方法的方面的流程图。
[0011]图10示意性地示出了示例计算系统。
具体实施方式
[0012]计算机生成的全息图(CGH)可以用于在用户的眼睛中形成图像。计算机生成的全息图可能是复杂的，即全息图可以包括振幅分量和相位分量。通常，计算机生成的全息图只可以调制复杂分量中的一个分量以重构图像。例如，计算机生成的全息图可以调制入射光的波阵面的相位，而振幅作为相位的函数保持恒定并且尽可能接近统一。然而，当相位被调制时，没有振幅完全收敛到统一的精确解。与统一的这种偏差导致噪声被引入由计算机生成的全息图重构的图像中。
[0013]因此，本公开涉及一种全息显示方法，该方法利用眼睛的视觉和生理特性来模糊图像中的噪声，使用户无法感知。具体地，可以确定用户的眼睛的特征的位置。例如，特征可
以包括用户的眼睛的视网膜中的中央凹(fovea)。此外，计算机生成的全息图可以被设计，使得噪声基于眼睛的特征的已确定位置而被非均匀地分布在图像各处。参考上面的示例，噪声可以被定位在图像的区域中，这些区域在中央凹的已确定位置的外围，在这些区域中眼睛的感知能力较弱。根据这种全息显示方法，图像可以被用户感知为有较高的质量，因为噪声是较不容易被用户感知的。此外，这样的图像质量改进可以是在不将任何附加组件引入全息显示系统的情况下实现的。在另一个示例中，噪声是基于用户的瞳孔的已确定位置而被定位的，使得噪声不会被用户感知。
[0014]图1示出了近眼显示设备100形式的示例全息显示设备。显示设备100包括被安装到框架104上的右眼全息显示系统102R和左眼全息显示系统102L，该框架104被配置为放置在佩戴者头上。右眼全息显示系统和左眼全息显示系统102中的每个系统都包括光操纵图像显示组件，被配置为将计算机化的虚拟图像投射到显示设备100的佩戴者的左眼和右眼。在一个示例中，光操纵图像显示组件包括一个或多个全息光学元件。下面参照图2更详细地描述表示右眼全息显示系统102R和左眼全息显示系统102L的示例全息显示系统。
[0015]在一些实现中，右眼全息显示系统102R和左眼全息显示系统102L包括视场(FOV)，从佩戴者的角度来看，该视场是完全或部分透明的，以给予佩戴者周围的真实世界环境的视野。在其他一些实现中，右眼显示系统102R和左眼显示系统102L的FOV是不透明的，使得佩戴者可以完全沉浸在经由近眼显示设备所提供的虚拟现实(VR)图像中。在又一些实现中，右眼全息显示系统102R和左眼全息显示系统102L的FOV的不透明度可以通过调光滤波器而被动态控制。因此，基本上透明的显示窗口可以切换到完全不透明，以获得完全沉浸式的虚拟现实体验。
[0016]显示设备100包括控制器106形式的机载计算系统，被配置为经由右眼全息显示系统102R和左眼全息显示系统102L来渲染计算机化的显示图像。控制器106被配置为将适当的控制信号发送给右眼全息显示系统102R以形成右眼图像。同样，控制器106被配置为将适当的控制信号发送给左眼全息显示系统102L以形成左眼图像。控制器106可以包括逻辑子系统和存储子系统，如下面参照图10更详细地讨论的。显示设备100的操作可以附加地或备选地由(例如经由局域网和/或广域网与显示设备100通信的)一个或多个(多个)远程计算设备108控制。
[0017]图2示意性地示出了简化形式的示例全息显示系统200。例如，全息显示系统200可以并入显示设备，诸如图1的近眼显示设备100。具体地，全息显示系统200可以表示图1的显示设备100的右眼全息显示系统102R或左眼全息显示系统102L。在另一示例中，全息显示系统200可以并入图10的计算系统1000。通常，全息显示系统200可以并入任何合适的显示设备，该显示设备被配置为通过数字动态全息图直接相干照明光以形成图像。在一些实现中，全息显示系统可以并入大像幅显示设备、投影显示设备、移动显示设备(例如智能手机、平板计算机)或另一类型的显示设备。
[0018]全息显示系统200可操作以定位出射瞳孔，并且提供眼盒，在该眼盒中，由全息显示系统生成的虚拟图像由用户的眼睛可看见。如本文中所使用的，“眼盒”指的是如下二维平面：在该二维平面中，人眼瞳孔可以接收来自全息显示系统200的图像光。在实际实现中，眼盒不需要是平面或矩形，尽管为了简单起见，本文将如此对其进行描述。将理解，图2示意性地描绘了示例全息显示系统200的方面，并且没有按比例绘制。
[0019]全息显示系统200包括光源202，被配置为以角度范围中的任意角度输出光204。在一些示例中，光源202可以包括方向性背光。在一些示例中，光源202可以包括微型投影仪和可转向的微型镜。在其他示例中，以不同的角度被布置的不同光源可以用于通过选择哪些光用于照明来改变输入角度，或者可以使用任何其他合适的方法来改变光输入角度。光源202可以被配置为输出准直光204，该准直光204可以通过数字动态全息图(DDH)206被空间地调制以创建图像。附加地或备选地，光源202可以包括用于输出光以供创建和投射图像的任何合适的光学元件。在一些实现中，光源202可以包括用于创建图像的空间光调制器。术语“光源”在这里被用作用于将光输出给其他所描绘的组件的任何合适的光学元件，无论光是否编码图像。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种全息显示系统，包括：眼跟踪器，被配置为确定眼睛的特征的位置；光源，被配置为输出图像光；以及数字动态全息图，被配置为接收来自所述光源的所述图像光，并且基于目标图像来空间地调制所述图像光，以在所述眼睛中形成重构图像，其中所述重构图像包括噪声，所述噪声基于所述眼睛的所述特征的所述位置而被非均匀地分布在所述重构图像各处。2.根据权利要求1所述的全息显示系统，其中所述重构图像包括基于所述眼睛的所述特征的所述位置而被动态确定的多个区域，并且其中不同的区域具有不同的噪声阈值，使得更接近所述眼睛的所述特征的所述位置的区域包括更少的噪声，并且离所述眼睛的所述特征的所述位置更远的区域包括更多的噪声。3.根据权利要求2所述的全息显示系统，其中所述多个区域是以所述眼睛的所述特征的所述位置为中心的同心区域。4.根据权利要求1所述的全息显示系统，其中所述眼睛的所述特征是所述眼睛的视网膜中的中央凹。5.根据权利要求1所述的全息显示系统，其中所述眼睛的所述特征是所述眼睛的瞳孔。6.根据权利要求5所述的全息显示系统，其中所述重构图像的大小大于所述眼睛的最大瞳孔直径，并且其中所述噪声被定位在所述眼睛的所述瞳孔之外的所述重构图像中。7.根据权利要求1所述的全息显示系统，其中所述目标图像包括多个图像像素，每个图像像素具有目标强度，并且针对与所述多个图像像素对应的多个显示像素中的每个显示像素，所述数字动态全息图被配置为基于对应的所述图像像素的所述目标强度来调制所述图像光的入射波阵面的相位，以输出实际强度，其中所述目标强度与所述实际强度...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：微软技术许可有限责任公司，
类型：发明
国别省市：