[发明专利]投影仪

说明书

本文公开了一种图像投影仪，其布置为将图像投影到显示平面上。图像投影仪包括处理引擎、显示装置、光学元件和光源。处理引擎布置为输出计算机生成的衍射图案，该衍射图案包括用于投影的图像的全息图和与具有第一光焦度的透镜相对应的透镜功能。显示装置配置为显示计算机生成的衍射图案。光学元件设置在显示装置与显示平面之间。光学元件具有第二光焦度。光源布置为提供显示装置的离轴照明，以便根据全息图和透镜功能对光进行空间调制。计算机生成的衍射图案的透镜功能和光学元件共同执行全息图的全息图变换，以便在显示平面上形成图像的重建。显示装置相对于光学元件倾斜大于零的第一角度。显示平面相对于光学元件倾斜大于零的第二角度。第二角度小于第一角度。

技术领域

本公开涉及一种投影仪。更具体地，本公开涉及一种图像投影仪，比如全息投影仪和全息投影系统。一些实施例涉及减小全息回放场中的图像光斑的尺寸的方法，一些实施例涉及增大全息回放场中的分辨率的方法。一些实施例涉及一种平视显示器。

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回放图像。

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“CGH”。这些类型的全息图可被称为菲涅耳/傅立叶全息图。傅立叶全息图可被认为是物体的傅立叶域表示或物体的频域表示。例如，还可以通过相干光线跟踪或点云技术来计算CGH。

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CGH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。

SLM可以包括多个单独可寻址像素，其也可以称为单元或元件。光调制方案可以是二元、多级或连续的。可替代地，装置可以是连续的(即不包括像素)，因此光调制可以在整个装置上是连续的。SLM可以是反射性的，这意味着调制光从SLM以反射输出。SLM可以同样是透射性的，这意味着调制光从SLM以透射输出。

可以使用所描述的技术来提供用于成像的全息投影仪。例如，这种投影仪已经应用于平视显示器“HUD”、车辆前照灯以及光检测和测距“LiDAR”。

本文公开了一种改进的全息投影系统。

发明内容

本公开的各方面在所附独立权利要求中定义。

本文公开了一种图像投影仪，其布置为将图像投影到显示平面上。图像投影仪包括处理引擎、显示装置、光学元件和光源。处理引擎布置为输出计算机生成的衍射图案。计算机生成的衍射图案包括用于投影的图像的全息图和与具有第一光焦度的透镜相对应的透镜功能。显示装置配置为显示计算机生成的衍射图案。光学元件在从显示装置到显示平面的投影轴上设置在显示装置和显示平面之间。在一些实施例中，光学元件垂直于投影轴布置。光学元件具有第二光焦度。光源布置为提供显示装置的离轴照明，以便根据全息图和透镜功能对光进行空间调制。计算机生成的衍射图案的透镜功能和光学元件共同执行全息图的(全息图)变换，以便在显示平面上形成图像的重建。显示装置相对于光学元件倾斜大于零的第一角度。显示平面相对于光学元件倾斜大于零的第二角度。第二角度小于第一角度。为了避免疑问，第一光焦度和第二光焦度均大于零。

在实施例中，显示装置和显示平面围绕包含投影轴的同一平面倾斜。例如，显示装置和显示平面可以围绕包含投影轴的水平面倾斜。在实施例中，显示装置和显示平面相对于光学元件在相同的方向或尺寸上倾斜。在一些实施例中，光学元件的光轴与从显示装置到显示平面的投影轴共线。在实施例中，显示装置与光学元件之间的相对倾斜(即第一角度)等于光在显示装置上的入射角。在实施例中，显示平面与光学元件之间的相对倾斜(即第二角度)小于光在显示装置上的入射角。