【技术实现步骤摘要】
本公开涉及显示系统和显示方法。更具体地，本公开涉及用于向第一用户显示第一图片和向第二用户显示第二图片的显示系统，以及用于向第一用户投影第一全息图和向第二用户投影第二全息图的显示系统。一些实施例涉及全息投影仪、图片生成单元、全息对眼设备或平视显示器，例如用于机动车辆的平视显示器或用于移动应用的平视显示器。
技术介绍
1、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。
2、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。
3、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。
4、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
5、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”中得到应用。
技术实现思路
1、在所附的独立权利要求中定义了本公开的各方面。
2、概括地说，本公开涉及图像投影。它涉及图像投影的方法和包括显示设备的图像投影仪。本公开还涉及包括图像投影仪和观察系统的投影系统，其中图像投影仪将来自显示设备的光投影或中继到观察系统。本公开同样适用于单目和双目观察系统。观察系统可以包括观察者的一只或多只眼睛。观察系统包括具有光焦度的光学元件(例如人眼的晶状体)和观察平面(例如人眼的视网膜)。投影仪可被称为“光引擎”。显示设备和使用显示设备形成(或感知)的图像在空间上彼此分离。观察者在显示平面上形成或感知图像。在一些实施例中，图像是虚拟图像，并且显示平面可被称为虚拟图像平面。在其他实施例中，图像是通过全息重建形成的真实图像，并且该图像被投影或中继到观察平面。通过照射显示在显示设备上的衍射图案(例如全息图)来形成图像。
3、显示设备包括像素。显示设备的像素可以显示衍射光的衍射图案或结构。衍射光可以在与显示设备空间分离的平面上形成图像。根据众所周知的光学原理，最大衍射角的幅度由像素的大小和其他因素比如光的波长决定。
4、在实施例中，显示设备是空间光调制器，例如硅上液晶(“lcos”)空间光调制器(slm)。光在衍射角范围内(例如从零到最大衍射角)从lcos向观察实体/系统比如相机或眼睛传播。在一些实施例中，可以使用放大技术来增加可用衍射角的范围，使其超过lcos的传统最大衍射角。
5、在一些示例中，图像(由显示的衍射图案/全息图形成)传播到眼睛。例如，在显示设备和观察者之间的自由空间中或者在屏幕或其他光接收表面上形成的中间全息重建/图像的空间调制光可以传播到观察者。
6、在实施例中，图像是实际图像。在其他实施例中，图像是由一只(或多只)人眼感知的虚拟图像。投影系统或光引擎因此可以配置成使得观察者直接看着显示设备。在这样的实施例中，用全息图编码的光直接传播到眼睛，并且在显示设备和观察者之间的自由空间中或者屏幕或其他光接收表面上没有形成中间全息重建。在这样的实施例中，眼睛的瞳孔可被认为是观察系统的入口孔径，眼睛的视网膜可被认为是观察系统的观察平面。有时可以说在这种配置中，眼睛的晶状体执行全息图到图像的转换。
7、也就是说，衍射图案/全息图本身(的光)传播到眼睛。例如，全息图(尚未完全转换为全息重建，即图像)—可以非正式地说是用全息图“编码”的—的空间调制光直接传播到观察者的眼睛。观察者可以感知到真实或虚拟图像。在这些实施例中，在显示设备和观察者之间没有形成中间全息重建/图像。有时说，在这些实施例中，眼睛的晶状体执行全息图到图像的转换或变换。投影系统或光引擎可以配置成使得观察者有效地直视显示设备。
8、这里提到的“光场”是“复合光场”。术语“光场”仅仅表示在至少两个正交的空间方向例如x和y上具有有限大小的光图案。术语“光场”仅仅表示在至少两个正交空间方向(x和y)上具有有限尺寸的光图案。这里使用的“复数”一词仅仅表示光场中每个点处的光可以由振幅值和相位值来定义，因此可以由复数或一对值来表示。出于全息图计算的目的，复合光场可以是复数的二维阵列，其中复数定义光场内多个离散位置处的光强和相位。
9、根据众所周知的光学原理，眼睛或其他观察实体/系统可以观察到的从显示设备传播的光的角度范围随着显示设备和观察实体之间的距离而变化。例如，在1米的观察距离，来自lcos的仅小范围角度可以传播通过眼睛的瞳孔，以在给定眼睛位置的视网膜上形成图像。从显示设备传播的光线的角度范围决定了观察者“可见”的图像部分，该光线可以成功地传播通过眼睛的瞳孔以在给定眼睛位置的视网膜上形成图像。换句话说，不是图像的所有部分从观察平面上的任何一点都是可见的(例如诸如眼动盒的观察窗口内的任何一个眼睛位置)。
10、在一些实施例中，观察者感知的图像是出现在显示设备上游的虚拟图像，也就是说，观察者感知图像比显示设备离他们更远。从概念上讲，可以考虑虚拟图像的多个不同的虚拟图像点。对于该虚拟图像点，从虚拟点到观察者的距离在这里被称为虚拟图像距离。当然，不同的虚拟点可以具有不同的虚拟图像距离。与每个虚拟点相关的光线束内的各个光线可以经由显示设备采取不同的相应光路到达观察者。然而，只有显示设备的一些部分且因此只有来自虚拟图像的一个或多个虚拟点的一些光线可能在用户的视野内。换句话说，只有来自虚拟图像上的一些虚拟点的一些光线将通过显示设备传播到用户的眼睛中，因此将被观察者看到。因此，从概念上讲，可以认为观察者正在通过“显示设备大小的窗口”观察虚拟图像，该窗口可以非常小，例如直径为1cm，处于相对较大的距离，例如1米。并且用户将通过他们眼睛的瞳孔观察显示设备大小的窗口，瞳孔也可以非常小。因此，在任何给定时间，视场变小，并且能够看到的特定角度范围严重依赖于眼睛位置。
11、光瞳扩展器解决了如何增加从显示设备传播的光线的角度范围，并且该光线可以成功地传播通过眼睛的瞳孔以形成图像。显示设备通常(相对而言)小，投影距离(相对而言)大。在一些实施例中，投影距离比显示设备的入瞳和/或孔径的直径或宽度(即像素阵列的尺寸)大至少一个(比如至少两个)数量级。本公开的实施例涉及一种配置，其中图像的全息图而不是图像本身传播到人眼本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种显示系统，包括：
2.如权利要求1所述的显示系统，其中，所述第一眼盒与所述第二眼盒在空间上是分开的，可选地，其中第一和第二眼盒是基本共面的。
3.如权利要求1或2所述的显示系统，其中，所述结构布置成使得真实世界的场景光可通过所述光学组合器的子区域传输到所述第一眼盒。
4.如前述权利要求中任一项所述的显示系统，其中，所述结构布置成使得真实世界的场景光基本不能通过所述光学组合器的子区域传输到所述第二眼盒。
5.如前述权利要求中任一项所述的显示系统，还包括第一全息投影仪，其布置成使用所述光学组合器的反射将第一图片的第一全息图导向所述第一眼盒。
6.如权利要求5所述的显示系统，其中，所述第一全息图的连续角度范围对应于所述第一图片的连续空间区域，并且所述结构布置成使得对应于该结构位置的第一全息图的角度范围被该结构透射。
7.如任一前述权利要求所述的显示系统，还包括第二全息投影仪，其布置成在所述子区域上形成第二图片的全息重建。
8.如任一前述权利要求所述的显示系统，其中，所述结构包括百叶片阵列，其中百
9.如权利要求8所述的显示系统，其中，所述多个平行百叶片定向成使得其第一面基本面向所述第一眼盒，并且其第二面基本面向所述第二眼盒，其中第二面大于第一面。
10.如权利要求9所述的显示系统，其中，所述第二面在面积上比所述第一面大至少三或四倍。
11.如前述权利要求中任一项所述的显示系统，其中，所述结构包括第一状态和第二状态，并且该结构布置成使得在第一状态下，当从所述第一眼盒观察时该结构是基本透射的，而当从所述第二眼盒观察时是基本不透明的，并且使得在第二状态下，当从第一眼盒和第二眼盒观察时该结构是基本透射的。
12.如权利要求11所述的显示系统，其中，所述结构包括可切换液晶，比如聚合物分散液晶，并且其中可切换液晶可在所述第一状态和第二状态之间切换。
13.如任一前述权利要求所述的显示系统，其中，所述光学组合器是车辆的挡风玻璃。
14.如任一前述权利要求所述的显示系统，其中，所述结构附接到所述光学组合器，或者与光学组合器成为一体或是其一部分。
15.一种使用光学组合器的显示方法，该光学组合器布置成形成用于第一用户的第一眼盒和用于第二用户的第二眼盒的观察表面，该方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种显示系统，包括：
2.如权利要求1所述的显示系统，其中，所述第一眼盒与所述第二眼盒在空间上是分开的，可选地，其中第一和第二眼盒是基本共面的。
3.如权利要求1或2所述的显示系统，其中，所述结构布置成使得真实世界的场景光可通过所述光学组合器的子区域传输到所述第一眼盒。
4.如前述权利要求中任一项所述的显示系统，其中，所述结构布置成使得真实世界的场景光基本不能通过所述光学组合器的子区域传输到所述第二眼盒。
5.如前述权利要求中任一项所述的显示系统，还包括第一全息投影仪，其布置成使用所述光学组合器的反射将第一图片的第一全息图导向所述第一眼盒。
6.如权利要求5所述的显示系统，其中，所述第一全息图的连续角度范围对应于所述第一图片的连续空间区域，并且所述结构布置成使得对应于该结构位置的第一全息图的角度范围被该结构透射。
7.如任一前述权利要求所述的显示系统，还包括第二全息投影仪，其布置成在所述子区域上形成第二图片的全息重建。
8.如任一前述权利要求所述的显示系统，其中，所述结构包括百叶片阵列，其中百叶片阵列包括多个平行百叶片。
9.如权...
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