DE102021110493B4

DE102021110493B4 - Holografisches Netzhautdirektprojektionssystem

Info

Publication number: DE102021110493B4
Application number: DE102021110493.9A
Authority: DE
Inventors: Thomas A. Seder; Kai-Han Chang
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2020-08-27
Filing date: 2021-04-23
Publication date: 2023-02-23
Anticipated expiration: 2041-04-24
Also published as: US20220066211A1; US11480789B2; CN114114874A; DE102021110493A1

Abstract

Holografisches Netzhautdirektprojektionssystem (100), das umfasst:einen ersten räumlichen Lichtmodulator (116), der dafür konfiguriert ist, einen Lichtstrahl von einer Lichtquelle zu empfangen und den Lichtstrahl einem Dithering mit einer vorgegebenen Frequenz zu unterziehen, um mehrere Instanzen des Lichtstrahls bereitzustellen;einen zweiten räumlichen Lichtmodulator (118), der dafür konfiguriert ist, die mehreren Instanzen des Lichtstrahls von dem ersten räumlichen Lichtmodulator (116) zu empfangen, ein codiertes Phasenhologramm eines zu projizierenden Grafikbilds anzuzeigen und die mehreren Instanzen des Lichtstrahls zu beugen, um mehrere Instanzen des codierten Phasenhologramms mit denselben Grafikinformationen wie das Grafikbild, aber multipliziert mit mehreren einem Dithering unterzogenen Wellenfronten, bereitzustellen; undein Steuermodul (120), das konfiguriert ist zum:iterativen Einstellen eines Parameters des ersten räumlichen Lichtmodulators (116), um die mehreren Instanzen des Lichtstrahls zu erzeugen, undSteuern des Betriebs des zweiten räumlichen Lichtmodulators (118), um auf der Grundlage der mehreren Instanzen des Lichtstrahls durch Lenken der mehreren Instanzen des codierten Phasenhologramms des Grafikbilds in Richtung eines Reflektors (302) oder des Auges (160) des Betrachters auf einer Netzhaut (164) eines Auges (160) eines Betrachters mehrere Instanzen des Grafikbilds anzuzeigen,dadurch gekennzeichnet, dassdas Steuermodul (120) dafür konfiguriert ist, den Lichtstrahl einem Dithering mit der vorgegebenen Frequenz zwischen einem ersten Winkel und einem zweiten Winkel zu unterziehen, wobei eine Differenz zwischen dem ersten Winkel und dem zweiten Winkel kleiner oder gleich 5° ist, unddas holografisches Netzhautdirektprojektionssystem (100) ferner einen Vorrichtungstreiber (140) umfasst, wobei:das Steuermodul (120) dafür konfiguriert ist, den Vorrichtungstreiber (140) zum Erzeugen einer oder mehrerer Ansteuerspannungen zu steuern; undder erste räumliche Lichtmodulator (116) einen Dithering-Winkel auf der Grundlage der Ansteuerspannungen ändert.

Description

EINLEITUNG
Die in diesem Abschnitt gegebenen Informationen dienen der allgemeinen Darstellung des Kontexts der Offenbarung. Arbeit der hier genannten Erfinder in dem Umfang, in dem sie in diesem Abschnitt beschrieben ist, sowie Aspekte der Beschreibung, die nicht auf andere Weise als Stand der Technik zum Zeitpunkt der Einreichung berechtigen können, sind weder explizit noch implizit als Stand der Technik gegenüber der vorliegenden Offenbarung anerkannt.
Die vorliegende Offenbarung betrifft holografische Netzhautdirektprojektions-Anzeigesysteme und Headup-Anzeigesysteme von Fahrzeugen.
Anzeigevorrichtungen werden in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet. Einige beispielhafte Anzeigevorrichtungen sind Flachbildschirmanzeigen, Projektionsanzeigen und Headup-Anzeigen. Anzeigevorrichtungen können entweder von einem Transmissions- oder von einem Reflexionstyp sein.
Herkömmlich sieht ein Fahrer eines Fahrzeugs die Umgebung eines Fahrzeugs durch Fenster, Windschutzscheiben und anderes Glas des Fahrzeugs. Der Fahrer kann die Fahrzeugbeschleunigung, die Fahrzeugverzögerung und die Fahrzeuglenkung auf der Grundlage der visuellen Beobachtung der Umgebung des Fahrzeugs durch den Fahrer steuern. Das Fahrzeug kann eine oder mehrere Anzeigen enthalten, die für den Fahrer verschiedene Informationen anzeigen. Zum Beispiel enthalten einige Fahrzeuge ein Infotainmentsystem, das eine Anzeige enthält, die verschiedene Infotainment- und andere Fahrzeuginformationen anzeigt. Außerdem kann das Fahrzeug eine Headup-Anzeige (HUD) enthalten, die durch Erzeugen eines virtuellen Bilds in einer bestimmten Entfernung mit Reflexion einer Windschutzscheibe Informationen anzeigt. Zum Beispiel kann die HUD eine Fahrzeuggeschwindigkeit und andere Fahrzeuginformationen (z. B. Warnungen wie etwa Fahrspurwechselwarnungen und Kollisionsvermeidungswarnungen) anzeigen.
Ein holografisches Netzhautdirektprojektionssystem gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus der DE 11 2017 001 326 T5 bekannt. In der US 2017/0255012 A1 wird eine tragbare Vorrichtung beschrieben, welche eine Lichtquelle, eine Anzeigeeinheit, einen Augenmonitor und einen räumlichen Lichtmodulator umfasst. Die Anzeigeeinheit enthält eine Vielzahl von optischen Elementen, die dazu konfiguriert sind, einen Bildinhalt in eine Betrachtungszone zu leiten. Der räumliche Lichtmodulator ist dazu konfiguriert, eine Position der Betrachtungszone basierend auf den Augenkonfigurationsinformationen, die durch den Augenmonitor gemessen werden, zu bewegen.
ZUSAMMENFASSUNG
Es wird ein holografisches Netzhautdirektprojektionssystem geschaffen, welches erfindungsgemäß die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst. Das holografische Netzhautdirektprojektionssystem enthält einen ersten räumlichen Lichtmodulator, einen zweiten räumlichen Lichtmodulator und ein Steuermodul. Der erste räumliche Lichtmodulator ist dafür konfiguriert, einen Lichtstrahl von einer Lichtquelle zu empfangen und den Lichtstrahl einem Dithering mit einer vorgegebenen Frequenz zu unterziehen, um mehrere Instanzen des Lichtstrahls bereitzustellen. Der zweite räumliche Lichtmodulator ist dafür konfiguriert, die Instanzen des Lichtstrahls von dem ersten räumlichen Lichtmodulator zu empfangen, ein codiertes Phasenhologramm eines zu projizierenden Grafikbilds anzuzeigen und die Instanzen des Lichtstrahls zu beugen, um Instanzen des codierten Phasenhologramms mit denselben Grafikinformationen wie das Grafikbild, aber multipliziert mit einem Dithering unterzogenen Wellenfronten, bereitzustellen. Das Steuermodul ist konfiguriert zum: iterativen Einstellen eines Parameters des ersten räumlichen Lichtmoduls, um die Instanzen des Lichtstrahls zu erzeugen; und Steuern des Betriebs des zweiten räumlichen Lichtmodulators, um auf der Grundlage der Instanzen des Lichtstrahls durch Lenken der Instanzen des codierten Phasenhologramms des Grafikbilds in Richtung eines Reflektors oder des Auges des Betrachters auf einer Netzhaut eines Auges eines Betrachters mehrere Instanzen des Grafikbilds anzuzeigen. Das Steuermodul ist dafür konfiguriert, den Lichtstrahl einem Dithering mit der vorgegebenen Frequenz zwischen einem ersten Winkel und einem zweiten Winkel zu unterziehen, wobei eine Differenz zwischen dem ersten Winkel und dem zweiten Winkel kleiner oder gleich 5° ist. Das holografische Netzhautdirektprojektionssystem enthält ferner einen Vorrichtungstreiber. Das Steuermodul ist dafür konfiguriert, den Vorrichtungstreiber zum Erzeugen einer oder mehrerer Ansteuerspannungen zu steuern. Der erste räumliche Lichtmodulator ändert einen Dithering-Winkel auf der Grundlage der Ansteuerspannungen.
Gemäß anderen Merkmalen lenkt der zweite räumliche Lichtmodulator die Instanzen des codierten Phasenhologramms direkt zu dem Auge des Betrachters, ohne auf einem Diffusor ein reelles Bild zu erzeugen und ohne das Bild mit Spiegeln zu reflektieren.
Gemäß anderen Merkmalen lenkt der zweite räumliche Lichtmodulator die Instanzen des codierten Phasenhologramms direkt zu dem Reflektor, damit sie durch das Auge des Betrachters gesehen werden, ohne auf einem Diffusor ein reelles Bild zu erzeugen. Der Reflektor ist eine Windschutzscheibe eines Fahrzeugs.
Gemäß anderen Merkmalen ist das Steuermodul dafür konfiguriert, den Lichtstrahl über den ersten räumlichen Lichtmodulator einem Dithering mit einer Frequenz größer oder gleich 60 Hertz zu unterziehen.
Gemäß anderen Merkmalen ist eine Differenz zwischen dem ersten Winkel und dem zweiten Winkel kleiner oder gleich 1°.
Gemäß anderen Merkmalen enthält der erste räumliche Lichtmodulator Spiegel mikroelektromechanischer Systeme für die digitale Lichtverarbeitung.
Gemäß anderen Merkmalen enthält der erste räumliche Lichtmodulator einen räumlichen Lichtmodulator in der Kolbenbetriebsart.
Gemäß anderen Merkmalen enthält der erste räumliche Lichtmodulator einen räumlichen Lichtmodulator mit ferroelektrischen Flüssigkristallen.
Gemäß anderen Merkmalen wird ein Verfahren zum Betreiben eines holografischen Netzhautdirektprojektionssystems geschaffen. Das Verfahren enthält: Empfangen eines Lichtstrahls von einer Lichtquelle bei einem ersten räumlichen Lichtmodulator; Dithering des Lichtstrahls mit einer vorgegebenen Frequenz, um mehrere Instanzen des Lichtstrahls bereitzustellen, wobei das Dithering das iterative Einstellen eines Parameters des ersten räumlichen Lichtmoduls zum Erzeugen der Instanzen des Lichtstrahls enthält; Empfangen der Instanzen des Lichtstrahls bei einem zweiten räumlichen Lichtmodulator; Umsetzen der Instanzen des Lichtstrahls in mehrere Instanzen eines codierten Phasenhologramms; und Steuern des Betriebs des zweiten räumlichen Lichtmodulators, um auf der Grundlage der Instanzen des Lichtstrahls durch Lenken der Instanzen des codierten Phasenhologramms in Richtung eines Reflektors oder des Auges des Betrachters auf einer Netzhaut eines Auges eines Betrachters mehrere Instanzen eines Bilds anzuzeigen.
Gemäß anderen Merkmalen enthält das Verfahren ferner das Lenken der Instanzen des codierten Phasenhologramms direkt von dem zweiten räumlichen Lichtmodulator zu dem Reflektor oder zu dem Auge des Betrachters.
Gemäß anderen Merkmalen wird der Lichtstrahl über den ersten räumlichen Lichtmodulator einem Dithering mit einer Frequenz größer oder gleich 60 Hertz unterzogen.
Gemäß anderen Merkmalen wird der Lichtstrahl über den ersten räumlichen Lichtmodulator einem Dithering mit der vorgegebenen Frequenz zwischen einem ersten Winkel und einem zweiten Winkel unterzogen.
Gemäß anderen Merkmalen ist eine Differenz zwischen dem ersten Winkel und dem zweiten Winkel kleiner oder gleich 5°.
Gemäß anderen Merkmalen ist eine Differenz zwischen dem ersten Winkel und dem zweiten Winkel kleiner oder gleich 5°.
Gemäß anderen Merkmalen enthält das Dithering des Lichtstrahls das Ändern der Ansteuerspannungen der Spiegel mikroelektromechanischer Systeme für die digitale Lichtverarbeitung des ersten räumlichen Lichtmodulators.
Gemäß anderen Merkmalen enthält das Dithering des Lichtstrahls das Ändern einer Ansteuerspannung eines räumlichen Lichtmodulators in der Kolbenbetriebsart.
Gemäß anderen Merkmalen enthält das Dithering des Lichtstrahls das Ändern einer Ansteuerspannung eines räumlichen Lichtmodulators mit ferroelektrischen Flüssigkristallen.
Weitere Bereiche der Anwendbarkeit der vorliegenden Offenbarung gehen aus der ausführlichen Beschreibung, aus den Ansprüchen und aus den Zeichnungen hervor. Die ausführliche Beschreibung und die spezifischen Beispiele sind nur zu Veranschaulichungszwecken bestimmt und sollen den Schutzumfang der Offenbarung nicht einschränken.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung wird umfassender verständlich aus der ausführlichen Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen; es zeigen:

1 einen Funktionsblockschaltplan eines Beispiels eines holografischen Netzhautdirektprojektionssystems gemäß der vorliegenden Offenbarung;
2 eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Innenraums eines Fahrzeugs, das eine HUD enthält;
3 einen Funktionsblockschaltplan einer beispielhaften Implementierung des holografischen Netzhautdirektprojektionssystems aus 1;
4 ein beispielhaftes holografisches Netzhautdirektprojektionsverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung;
5 ein Diagramm, das beispielhafte aufgelöste, halb aufgelöste und nicht aufgelöste grafische Darstellungen enthält;
6 eine Querschnittsansicht eines Beispiels eines räumlichen Lichtmodulators mit Flüssigkeitskristall auf Silicium (LCoS-SLM) gemäß der vorliegenden Offenbarung;
7 einen Funktionsblockschaltplan eines Beispiels eines Abschnitts eines LCoS-SLM und eines Steuermoduls gemäß der vorliegenden Offenbarung; und
8 einen Funktionsblockschaltplan eines beispielhaften Schalt-SLM und eines entsprechenden Vorrichtungstreibers und Steuermoduls gemäß der vorliegenden Offenbarung.

In den Zeichnungen können Bezugszeichen wiederverwendet sein, um ähnliche und/oder gleiche Elemente zu identifizieren.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ein Fahrzeug kann eine holografische HUD enthalten, die einen SLM und eine kohärente oder teilweise kohärente Lichtquelle enthält. Das Phasenhologramm ist in einem SLM codiert. Licht von einer kohärenten oder teilweise kohärenten Lichtquelle beleuchtet den SLM, der mit einem Phasenhologramm codiert ist, und das Licht wird auf eine durch das Hologramm beschriebene Weise gebeugt. Das gebeugte Licht wird durch eine Windschutzscheibe des Fahrzeugs reflektiert und erzeugt auf der Netzhaut eines Fahrers ein reelles Bild.
Anzeigesysteme nutzen häufig zusammen mit den anderen Anzeigekomponenten eine Quelle von kohärentem Licht wie etwa einen Laser. Kohärentes Licht kann sich auf Licht beziehen, das räumlich und zeitlich phasengleich ist. Wenn kohärentes Licht an einer diffusen Oberfläche reflektiert wird, kann eine große Menge „Speckle“ auftreten. Wenn kohärentes Licht an einer diffusen Oberfläche reflektiert wird, emittieren unterschiedliche Punkte auf der Oberfläche jeweils eine Lichtwelle. Üblicherweise weisen die reflektierten Lichtquellen eine selbe Frequenz auf, wobei aber die Phase des an unterschiedlichen Punkten auf der Oberfläche reflektierten Lichts variieren kann, was wegen der Quasi-Zufalls-Interferenz zu einer granularen, ungleichförmigen Intensität führt. Das reflektierte Licht interferiert konstruktiv und destruktiv, um ein Zufallsmuster von Licht und dunklen Flecken oder Bändern zu erzeugen. Das ungleichförmige Gesamtmuster wird als „Speckle“ bezeichnet. Wenn aus dem reflektierten Licht ein Bild erzeugt wird, fügen die Speckles Rauschen zu einem Bild hinzu.
Einige holografische Projektionssysteme verringern das Speckle durch Schwingenlassen eines oder mehrerer Diffusoren oder durch Aufnehmen und Betreiben eines aktiven Diffusors wie etwa eines schwingenden Projektionsbildschirms. Diese Typen holografischer Projektionssysteme projizieren nicht direkt ein Phasenhologramm bei Netzhäuten einer Person, die die erzeugten Bilder betrachtet, ohne das Licht zunächst an einem Diffusor zu reflektieren.
In einem holografischen Netzhautdirektprojektions-Anzeigesystem wird ein projiziertes Phasenhologramm direkt zu den Augen eines Betrachters gelenkt, ohne an einem Diffusor reflektiert zu werden. Obwohl die Beseitigung eines Diffusors die Menge des Speckles in einem holografischen Anzeigesystem verringert, kann wegen einer Reflexion von Licht z. B. an einer oder mehreren anderen Oberflächen immer noch etwas Speckle auftreten. Die hier dargelegten Beispiele enthalten holografische Netzhautdirektprojektions-Anzeigesysteme, die keinen Diffusor enthalten und dafür konfiguriert sind, die Menge des Speckles zu verringern und/oder zu beseitigen. Die holografischen Netzhautdirektprojektions-Anzeigesysteme enthalten mehrere räumliche Lichtmodulatoren (SLMs), die einen schnell schaltenden SLM zum Dithering und einen zweiten SLM für die Hologrammerzeugung enthalten. Der zweite SLM kann ein Flüssigkristall auf Silicium (LCoS) sein. Der schnell schaltende SLM arbeitet als ein SLM, der Licht einem Dithering unterzieht, der einen Lichtstrahl einem Dithering zwischen vorgegebenen Winkeln und mit einer hohen Frequenz (z. B. größer oder gleich 60 Hertz (Hz)) unterzieht. Das Dithering wird vor der Erzeugung eines codierten Hologramms durch den LCoS-SLM bereitgestellt, was das Speckle und/oder die Unschärfe von Bildern, wie sie von dem Betrachter gesehen werden, verringert.
1 zeigt ein Beispiel eines holografischen Netzhautdirektprojektionssystems 110, das eine oder mehrere Licht- (oder Laser-) Quellen (wobei ein Laser 112 gezeigt ist), einen Strahlaufweiter 114, einen Schalt- (oder ersten) SLM 16, einen LCoS- (oder zweiten) SLM 118 und ein Steuermodul 120 enthält. Der Laser 112 erzeugt einen Laserstrahl 122, der von dem Strahlaufweiter 114 empfangen wird. Der Strahlaufweiter 114 weitet eine Breite des Laserstrahls 122 auf, um einen aufgeweiteten Strahl 124 bereitzustellen.
Der Schalt-SLM 116 empfängt den aufgeweiteten Strahl 124 und ändert iterativ einen Einfallswinkel des aufgeweiteten Strahls 124, der bei dem LCoS-SLM 118 reflektiert wird, um einen einem Dithering unterzogenen aufgeweiteten Strahl 128 bereitzustellen. Obwohl der zweite SLM 118 hier primär als ein LCoS-SLM bezeichnet ist, kann er durch einen anderen Typ eines SLM ersetzt werden. Der einem Dithering unterzogene aufgeweitete Strahl 128 enthält mehrere Instanzen des aufgeweiteten Strahls 124. Das Steuermodul 120 schaltet Winkelzustände und/oder Spiegelhöhen des Schalt-SLM 116, um den Einfallswinkel des aufgeweiteten Strahls 124 zu ändern, mit einer hohen Frequenz (z. B. größer oder gleich 60 Hz). Der aufgeweitete Strahl 124 wird einem Dithering unterzogen, um mehrere Strahlen mit jeweiligen Einfallswinkeln bereitzustellen, die als der einem Dithering unterzogene aufgeweitete Strahl 128 bezeichnet werden. Der einem Dithering unterzogene aufgeweitete Strahl 128 kann als mehrere Lichtquellen angesehen werden, die den LCoS-SLM 118 unter geringfügig verschiedenen Einfallswinkeln beleuchten.
Um Änderungen des Einfallswinkels des aufgeweiteten Strahls 124 zu veranschaulichen, sind beispielhafte Einfallsvektoren $\vec{k_{i n, t 1}}, \vec{k_{i n, t 2}}, \vec{k_{i n, t 3}}$
für drei verschiedene Vorkommen desselben Strahls (oder dreier Strahlen) zu drei verschiedenen Zeitpunkten gezeigt. Der Winkel des Vektors $\vec{k_{i n, t 1}}$
ist ein spitzer vorgegebener Winkel (z. B. 45°) z. B. relativ zu einer vorderen Oberfläche 129 des Schalt-SLM 116. Die Winkel der Vektoren $\vec{k_{i n, t 2}}, \vec{k_{i n, t 3}}$
relativ zu dem Winkel des Vektors $\vec{k_{i n, t 1}}$
sind als α₁ bzw. α₂ dargestellt. Der Winkel α₂ kann gleich und invers zu dem Winkel α₁ sein. Zum Beispiel kann α₂ -1° sein und kann α₁ 1°sein. Als ein anderes Beispiel kann der aufgeweitete Strahl 124 einem Dithering von ±2,5° von einem Referenzwinkel (z. B. 45°) oder über einen Gesamtabtastbereich kleiner oder gleich 5° unterzogen worden sein. Die Winkel α₁ und α₂ und eine Differenz zwischen den Winkeln α₁ und α₂ können als Dithering-Winkel und/oder als Winkel, die Änderungen der projizierten Richtung des aufgeweiteten Strahls 124 von dem Schalt-SLM 116 zu dem LCoS-SLM 118 definieren, bezeichnet werden. Obwohl drei Vektoren gezeigt sind, kann der aufgeweitete Strahl 124 einem Dithering zwischen irgendeiner Anzahl von Winkeln in irgendeinem vorgegebenen und/oder gewählten Muster unterzogen werden.
Der Schalt-SLM 116 kann als eine Anordnung schnell schaltender räumlicher Lichtmodulatoren implementiert werden, die jeweils eine Ansprechzeit von weniger als 1 Millisekunde (ms) aufweisen. Als ein erstes Beispiel kann die Anordnung schnell schaltender räumlicher Lichtmodulatoren Spiegel mikroelektromechanischer Systeme für die digitale Lichtverarbeitung (DLP-MEMS) enthalten. Einer der Vorrichtungstreiber 140 steuert die Neigungswinkel der DLP-MEMS-Spiegel. Die Winkel beruhen auf den Eingangsansteuerspannungen, die durch den einen der Vorrichtungstreiber 140 bereitgestellt werden, und ändern die Einfallswinkel des für den LCoS-SLM 118 bereitgestellten Strahls.
Als ein zweites Beispiel kann der Schalt-SLM 116 als ein oder mehrere SLMs in der Kolbenbetriebsart implementiert werden, wobei die Spiegelhöhen der SLMs in der Kolbenbetriebsart durch jeweilige Eingangsansteuerspannungen eingestellt werden. Der Schalt-SLM 16 kann eine Anordnung von SLMs in der Kolbenbetriebsart enthalten und einer der Vorrichtungstreiber 140 des Steuermoduls 120 kann jeweilige Eingangsansteuerspannungen bereitstellen. Das Ändern der Höhen der Spiegel ändert die resultierenden Einfallswinkel des durch den LCoS-SLM 118 bereitgestellten Strahls.
Als ein abermals anderes Beispiel kann der Schalt-SLM 116 als ein oder mehrere SLMs mit ferroelektrischen Flüssigkristallen implementiert werden, die durch einen der Vorrichtungstreiber 140 gesteuert werden. Die Molekülorientierung (der effektive Brechungsindex) der SLMs mit ferroelektrischen Flüssigkristallen wird auf der Grundlage der Eingangsansteuerspannungen gesteuert, die durch den einen der Vorrichtungstreiber 140 bereitgestellt werden, um die Einfallswinkel des für den LCoS-SLM 118 bereitgestellten Strahls zu ändern.
Der einem Dithering unterzogene aufgeweitete Strahl 118 fällt auf den LCoS-SLM 118 auf. Der LCoS-SLM 117 empfängt von dem Steuermodul 120 ein Steuersignal, das das Phasenhologramm der zu projizierenden Grafik bereitstellt. Der gebeugte Phasenhologrammstrahl 130 von dem LCoS-SLM 118 ist eine Multiplikation einer geneigten Wellenfront und des Phasenhologramms der zu projizierenden Grafik in dem Frequenzbereich. Die Ausgabe des Schalt-SLM 116 wird durch den LCoS-SLM 118 gebeugt und bildet auf den Netzhäuten der Betrachter ein Bild. In jedem Fall verschiebt sich das auf den Netzhäuten erzeugte Bild wegen der geringfügig verschiedenen Einfallswinkel des ausgedehnten Lichtstrahls 128 auf dem LCoS-SLM 118 geringfügig. Die Verschiebungen in dem Bild treten mit der Rate des Dithering auf. Die Rate des Dithering kann eine Frequenz größer als 60 Hz sein, so dass (i) das menschliche Auge nicht in der Lage ist, Flimmern zu detektieren, und (ii) die geringfügig verschobenen Bilder und das entsprechende Speckle durch die Netzhäute der Betrachter gemittelt werden.
Der codierte Phasenhologrammstrahl 130 weist ebenfalls mehrere verschiedene Vorkommen auf, die unter verschiedenen jeweiligen reflektierten Winkeln sind. Es sind beispielhafte reflektierte Wellenzahlvektoren $\vec{k_{r, t 1}}, \vec{k_{r, t 2}}, \vec{k_{r, t 3}}$
für die drei verschiedenen Vorkommen und für die drei verschiedenen Reflexionswinkel gezeigt. Die drei verschiedenen Vorkommen entsprechen direkt dem durch den Schalt-SLM 116 ausgeführten Dithering.
Das Steuermodul 120 kann einen oder mehrere Anzeigetreiber 140 enthalten. Einer oder mehrere der Anzeigetreiber 140 können die Winkelzustände und/oder die Spiegelhöhen des Schalt-SLM 116 einstellen. Ein anderer oder mehrere der Anzeigetreiber 140 können verwendet werden, um Zustände des LCoS-SLM 118 zu steuern. Die Anzeigetreiber 140 können bei dem Steuermodul 120 und/oder bei dem Schalt-SLM 116 und/oder bei dem LCoS-SLM 118 implementiert sein.
Der LCoS-SLM 118 kann eine Grenzapertur 150 enthalten, um Streulicht zu mildern. Die Grenzapertur 150 kann als ein Rahmen, der den LCoS-SLM 118 hält, implementiert sein.
Das codierte Phasenhologramm des LCoS-SLM 118 kann als P(fx,fy) dargestellt werden, wobei fx und fy Koordinaten in dem Frequenzbereich sind. Der codierte Phasenhologrammstrahl 130 wird von dem LCoS-SLM 118 unter verschiedenen Winkeln ausgegeben und bei den Augen (wobei ein Auge 160 gezeigt ist) eines Betrachters empfangen. Die Hornhautlinsen (wobei eine Hornhautlinse 162 gezeigt ist) führen eine inverse Fourier-Transformation aus und setzen den als $e^{\vec{i k} \cdot \vec{Δ r}} P (f x, f y)$
dargestellten codierten Phasenhologrammstrahl 130 in ein reelles Bild p(x, y) um, das über die Netzhäute (wobei eine Netzhaut 164 gezeigt ist) des Betrachters gesehen wird.
Der einem Dithering unterzogene aufgeweitete Strahl 128, der gleichphasig ist, kann als $e^{\vec{i k} \cdot \vec{Δ r}}$
dargestellt werden, wobei i die imaginäre Zahl (oder Quadratwurzel aus -1) ist, k der Einfallswinkelvektorwinkel ist und $\vec{Δ r}$
eine optische Weglänge ist, auf der sich eine Welle von dem Schalt-SLM 116 zu dem LCoS-SLM 118 fortpflanzt.
Die durch das Auge 116 ausgeführte inverse Fourier-Transformation kann durch Gleichung 1 dargestellt werden. $p (x, y) = F^{- 1} {e^{\vec{i k} \cdot \vec{Δ r}} P (f x, f y)}$
Als ein Beispiel kann Gleichung 1 geändert werden, um für jeden der drei verschiedenen codierten Phasenhologrammstrahlen 130 aus dem LCoS-SLM 118 die inverse Fourier-Transformation für die drei verschiedenen Zeitpunkte t1, t2, t3 darzustellen. Die Gleichungen 2-4 stellen beispielhafte Darstellungen dieser Strahlen dar. $p_{1} (x, y) = F^{- 1} {e^{\vec{i k,_{i n, t 1}} \cdot \vec{Δ r}} P (f x, f y)}$
$\begin{matrix} p_{2} (x, y) = F^{- 1} {e^{i \vec{k_{i n, t 2}} \cdot \vec{Δ r}} P (f x, f y)} \\ = F^{- 1} {e^{i (\vec{k_{i n, t 1}} + \vec{Δ k}) \cdot \vec{Δ r}} P (f x, f y)} \end{matrix}$
$\begin{matrix} p_{3} (x, y) = F^{- 1} {e^{i \vec{k_{i n, t 3}} \cdot \vec{Δ r}} P (f x, f y)} \\ = F^{- 1} {e^{i (\vec{k_{i n, t 1}} + \vec{Δ k}) \cdot \vec{Δ r}} P (f x, f y)} \end{matrix}$
Die Gleichungen 3-4 stellen t1 äquivalente Darstellungen dar, die $\pm Δ \vec{k}$
(oder eine Änderung des Einfallswinkelvektors k) zeigen. Die Umsetzungen von t2 und t3 zu t1 sind durch die Gleichungen 5-6 dargestellt, die Wellenzahlvektoren zu verschiedenen Zeitpunkten enthalten. $\vec{k_{i n, t 2}} = \vec{k_{i n, t 1}} + \vec{Δ k}$
$\vec{k_{i n, t 3}} = \vec{k_{i n, t 1}} - \vec{Δ k}$
Auf der Grundlage des in Gleichung 7 und Gleichung 8 beschriebenen Verschiebungssatzes der Fourier-Transformation erzeugt eine Neigung des Wellenzahlvektors k im Frequenzbereich eine Verschiebung in der projizierten Grafik. $g (x, y) = F^{- 1} {G (f x, f y)}$
$g (x - a, y - b) = F^{- 1} {e^{- i 2 π (f_{x a} + f_{x b})} G (f x, f y)}$
Die durch den Schalt-SLM 116 bereitgestellte oben beschriebene Neigung neigt die Wellenfront, was eine Verschiebung in dem auf der Netzhaut erzeugten reellen Bild p(x, y) erzeugt. Die Netzhaut mittelt die empfangenen Bilder, was Speckle und/oder Unschärfe verringert und/oder entfernt und ein einziges Bild, das frei von Speckle und/oder unscharfen Bereichen ist, bereitstellt.
2 zeigt eine beispielhafte perspektivische Ansicht von einem Fahrersitz eines Fahrzeugs 200. Das Fahrzeug 200 enthält eine Windschutzscheibe 204, die sich in einer Frontöffnung des Fahrzeugs 200 befindet. Insassen innerhalb eines Insasseninnenraums 208 des Fahrzeugs 200 können durch die Windschutzscheibe 204 blicken, um vor das Fahrzeug 200 zu sehen. Obwohl das Beispiel eines landgestützten Fahrzeugs beschrieben ist, ist die vorliegende Anmeldung ebenfalls auf luftgestützte Fahrzeuge (z. B. Flugzeuge, Hubschrauber usw.) und wassergestützte Fahrzeuge (z. B. Boote usw.) anwendbar. Außerdem sind die Beispiele auf Nicht-Fahrzeug-Implementierungen anwendbar, obwohl einige Beispiele hier in Bezug auf Fahrzeugimplementierungen offenbart sind.
Wie in 2 gezeigt ist, befindet sich die Windschutzscheibe 204 visuell über einem Armaturenbrett 206 des Fahrzeugs 200. Das Fahrzeug 200 kann ein Lenkrad 210 enthalten. Das Fahrzeug 200 kann ein autonomes Fahrzeug, ein halbautonomes Fahrzeug oder ein nicht autonomes Fahrzeug sein.
Ein HUD-System 300 wie etwa das in 3 gezeigte projiziert durch eine Öffnung 216 in dem Armaturenbrett 204 auf einen Abschnitt der Windschutzscheibe 204 ein in 2 gezeigtes Hologramm 212. Das Hologramm 212 enthält verschiedene Fahrzeuginformationen wie etwa eine aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs 200, einen aktuellen Gang eines Getriebes des Fahrzeugs 200, eine Kraftmaschinendrehzahl, eine Fahrtrichtung des Fahrzeugs 200, aktuelle Infotainmentsystemeinstellungen und/oder andere Fahrzeuginformationen. Das Hologramm 212 stellt Daten für den Fahrer des Fahrzeugs dar, ohne dass der Fahrer von Objekten vor dem Fahrzeug wegblicken muss. Wie im Folgenden weiter diskutiert wird, enthält das Hologramm 212 wiederholte Instanzen eines Hologramms, wie es durch das hier offenbarte Dithering bereitgestellt wird.
3 zeigt ein HUD-System 300, das einen Reflektor 302 eines Fahrzeugs und das holografische Netzhautdirektprojektionssystem 100 aus 1 mit einer geänderten Version des Steuermoduls 120 (als Steuermodul 120' identifiziert) enthält. In dem gezeigten Beispiel ist der Reflektor als eine Windschutzscheibe implementiert, wobei er aber ein anderer Reflektor sein kann. Das Steuermodul 120 kann die oben beschriebenen Operationen und zusätzliche Operationen wie etwa das Bestimmen von Fahrzeuginformationen, um sie über den Reflektor (oder die Windschutzscheibe 302) anzuzeigen, ausführen. Das holografische Netzhautdirektprojektionssystem 100 enthält eine oder mehrere Lichtquellen (wobei ein Laser 112 gezeigt ist), den Strahlaufweiter 114, den Schalt-SLM 116, den LCoS-SLM 118 und das Steuermodul 120'. Der Laser 112 erzeugt einen Laserstrahl 122, der bei dem Strahlaufweiter 114 empfangen wird. Der Strahlaufweiter 114 weitet eine Breite des Laserstrahls 122 auf, um einen aufgeweiteten Strahl 124 bereitzustellen.
Der Schalt-SLM 116 empfängt den aufgeweiteten Strahl 124 und ändert iterativ einen Einfallswinkel des bei dem LCoS-SLM 118 reflektierten aufgeweiteten Strahls 124, um einen einem Dithering unterzogenen aufgeweiteten Strahl 128 bereitzustellen, der mehrere Instanzen des aufgeweiteten Strahls 124 enthält. Das Steuermodul 120' schaltet Winkelzustände und/oder Spiegelhöhen des Schalt-SLM 116 mit einer hohen Frequenz (z. B. größer oder gleich 60 Hz), um den Einfallswinkel des aufgeweiteten Strahls 124 zu ändern. Der einem Dithering unterzogene aufgeweitete Strahl 128 wird einem Dithering unterzogen, um mehrere Strahlen unter jeweiligen Einfallswinkeln bereitzustellen.
Um Änderungen des Einfallswinkels des aufgeweiteten Strahls 124 darzustellen, sind beispielhafte Einfallsvektoren $\vec{k_{i n, t 1}}, \vec{k_{i n, t 2}}, \vec{k_{i n, t 3}}$
für drei verschiedene Vorkommen desselben Strahls (oder für drei Strahlen) zu drei verschiedenen Zeitpunkten gezeigt. Der Schalt-SLM 116 kann wie oben beschrieben konfiguriert sein und gesteuert werden.
Der LCoS-SLM 118 empfängt den einem Dithering unterzogenen aufgeweiteten Strahl 128 und codiert auf der Grundlage eines Steuersignals von dem Steuermodul 120' den einem Dithering unterzogenen aufgeweiteten Strahl 128 und setzt ihn um, um einen codierten Phasenhologrammstrahl 130 bereitzustellen. Der codierte Phasenhologrammstrahl 130 weist ebenfalls mehrere verschiedene Vorkommen (oder Instanzen) auf, die unter verschiedenen jeweiligen reflektierten Winkeln sind. Es sind beispielhafte reflektierte Vektoren $\vec{k_{r, t 1}}, \vec{k_{r, t 2}}, \vec{k_{r, t 3}}$
für drei verschiedene Vorkommen und drei verschiedene Reflexionswinkel gezeigt. Die drei verschiedenen Vorkommen entsprechen direkt dem durch den Schalt-SLM 116 ausgeführten Dithering.
Das Steuermodul 120' kann einen oder mehrere Anzeigetreiber 140 enthalten. Einer oder mehrere der Anzeigetreiber 140 können die Winkelzustände und/oder die Spiegelhöhen des Schalt-SLM 116 einstellen. Ein anderer oder mehrere der Anzeigetreiber 140 können verwendet werden, um Zustände des LCoS-SLM 118 zu steuern. Die Anzeigetreiber 140 können bei dem Steuermodul 120' und/oder bei dem Schalt-SLM 116 und/oder bei dem LCoS-SLM 118 implementiert sein.
Der LCoS-SLM 118 kann eine Grenzapertur 150 enthalten, um Streulicht zu mildern. Die Grenzapertur 150 kann als ein Rahmen, der den LCoS-SLM 118 hält, implementiert sein.
4 zeigt ein holografisches Netzhautdirektprojektionsverfahren, das durch das holografische Netzhautdirektprojektionssystem 100 und durch das Steuermodul 120' aus 3 implementiert werden kann. Obwohl die folgenden Operationen hauptsächlich in Bezug auf die Implementierung aus 3 beschrieben sind, können die Operationen leicht geändert werden, um sie auf andere Implementierungen der vorliegenden Offenbarung anzuwenden. Die Operationen können iterativ ausgeführt werden.
Das Verfahren kann bei 400 beginnen. Bei 402 bestimmt das Steuermodul 120' Dithering-Winkel und eine Schalt- (oder Dithering-) Frequenz, um zwischen den Winkeln zu schalten. Dies kann das Bestimmen eines Schaltmusters und/oder einer Reihenfolge von Dithering-Winkeln, das Bestimmen von Spiegelneigungswinkeln und/oder das Bestimmen von Höhen eines oder mehrerer räumlicher Lichtmodulatoren in der Kolbenbetriebsart enthalten. Die Dithering-Winkel und/oder die anderen entsprechenden Informationen können auf der Grundlage (i) einer vorgegebenen Entfernung zwischen dem Schalt-SLM 116 und dem LCoS-SLM 118, (ii) einer vorgegebenen Entfernung zwischen dem LCoS-SLM 118 und dem Reflektor 302 und/oder (iii) eines vorgegebenen Schätzwerts einer Entfernung zwischen dem Reflektor 302 und den Augen eines Betrachters bestimmt werden. Die anderen entsprechenden Informationen können direkt mit den Dithering-Winkeln in Beziehung gesetzt werden und enthalten Neigungswinkel des von dem Schalt-SLM 116 ausgegebenen Strahls, Spiegelneigungswinkel, Höhen der räumlichen Lichtmodulatoren in der Kolbenbetriebsart usw. Die Dithering-Winkel werden in der Weise bestimmt, dass verhindert wird, dass durch den Betrachter verschobene Instanzen des projizierten Bilds aufgelöst werden. Wenn die Instanzen des projizierten Bilds aufgelöst werden, sieht der Betrachter ein Bild mit Speckle und/oder Unschärfe.
5 zeigt ein Diagramm, das eine beispielhafte aufgelöste grafische Darstellung 500, eine beispielhafte halb aufgelöste grafische Darstellung 502 und eine beispielhafte nicht aufgelöste Darstellung 504 enthält. Es ist ein Rayleigh-Kriterium-Wert σ gezeigt und dieser hängt mit den gewählten Dithering-Winkeln des Schalt-SLM 116 direkt zusammen. Der Rayleigh-Kriterium-Wert σ ist eine Entfernung zwischen Spitzen dargestellter Intensitätssignale. Die Intensitätssignale können sich auf verschiedenen Instanzen desselben Bilds beziehen. Je größer der Dithering-Winkel ist, desto größer ist der Rayleigh-Kriterium-Wert σ und desto höher aufgelöst sind die Bilder für einen Betrachter. Je kleiner der Dithering-Wert ist, desto kleiner ist der Rayleigh-Kriterium-Wert σ und desto mehr nicht aufgelöst sind die Bilder für den Betrachter. Das Steuermodul 120' bestimmt die Dithering-Winkel und/oder andere zugehörige Informationen in der Weise, das sie in geeigneten Bereichen liegen, damit die Instanzen eines Bilds nicht aufgelöst werden. Zum Beispiel kann das Steuermodul 120' den Neigungs- und/oder den Dithering-Winkel des Schalt-SLM 116 in der Weise wählen, dass er kleiner als ein vorgegebener Winkel ist. Da der Neigungs- und/oder Dithering-Winkel über dem vorgegebenen Wert zunimmt, werden die Instanzen eines Bilds halb aufgelöst.
Anhand von 4 aktiviert das Steuermodul 120' bei 404 den Laser 112, um den Laserstrahl 122 zu erzeugen. Der Laserstrahl 122 wird zu dem Strahlaufweiter 114 gelenkt, der den Laserstrahl 122 aufweitet, um den aufgeweiteten Laserstrahl 124 bereitzustellen, der für den Schalt-SLM 116 bereitgestellt wird.
Bei 406 steuert das Steuermodul 120' das Dithering des Schalt-SLM 116. Das Dithering wird durch schnelles Schalten des Schalt-SLM 116, um den aufgeweiteten Laserstrahl 124 zu geringfügig verschiedenen Einfallswinkeln auf dem SLM 118 zu lenken, erzielt. Dies kann das Erzeugen von Ansteuerspannungen auf der Grundlage der bestimmten Dithering-Winkel und der gewählten Schalt- (oder Dithering-) Frequenz zum Ändern der Neigungswinkel des Schalt-SLM 116, der Neigungswinkel der Spiegel des Schalt-SLM 116, der Höhen des einen bzw. der mehreren räumlichen Lichtmodulatoren in der Kolbenbetriebsart usw. über einen oder mehrere der Vorrichtungstreiber 140 enthalten. Der Dithering- und der Schalt- (oder Abtast-) Winkel werden in der Weise eingestellt, dass das Dithering eines auf den Netzhäuten der Betrachter gebildeten Flecks nicht auflösbar ist. Der Schalt-SLM 116 kann Licht von einer kollimierten Lichtquelle wie etwa von dem Laser 112 und von dem Strahlaufweiter 114 einem Dithering unterziehen und während der Anzeige jedes Einzelbilds auf dem LCoS-SLM 118 mehrere Beleuchtungseinfallswinkel erzeugen.
Bei 408 steuert das Steuermodul 120' den Betrieb des LCoS-SLM 118, um das Phasenhologramm der zu projizierenden Grafik anzuzeigen. Der LCoS-SLM 118 mit dem Phasenhologramm der Grafik wird mit einem einem Dithering unterzogenen aufgeweiteten Laserstrahl 124 beleuchtet und erzeugt den codierten Phasenhologrammstrahl 130. Wie in 3 gezeigt ist, enthält der codierte Phasenhologrammstrahl 130 Instanzen desselben Phasenhologramms unter verschiedenen Winkeln. Dies kann das Steuern einer oder mehrerer der Vorrichtungstreiber 140 zum Erzeugen von Ansteuerspannungen zum Steuern von Zuständen des LCoS-SLM 118 enthalten.
Bei 410 können Instanzen des codierten Phasenhologramms über den Reflektor 302 zu den Augen des Betrachters gelenkt werden. Die reflektierten Hologramme mit geringfügig verschiedenen Einfallswinkeln bilden geringfügig verschiedene Bilder. Die Speckle der Bilder sind geringfügig verschoben und durch die Netzhäute der Betrachter gemittelt, so dass der Betrachter eine verringerte Menge Speckle sieht oder gar kein Speckle sieht.
Die Phasenhologramme können auf der Grundlage von Signalen von einem Fahrzeugsteuermodul erzeugt werden. Das Steuermodul 120' kann als ein Fahrzeugsteuermodul implementiert sein oder kann mit einem Fahrzeugsteuermodul in Kommunikation stehen. Das Steuermodul 120' erzeugt auf der Grundlage von Fahrzeugdaten die Phasenhologramme. Das Steuermodul 120' kann die Fahrzeugdaten z. B. von einem Kommunikationsbus des Fahrzeugs erhalten. Die Fahrzeugdaten können z. B. die aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs, den aktuellen Gang des Getriebes des Fahrzeugs, die aktuelle Kraftmaschinendrehzahl, die aktuelle Fahrtrichtung des Fahrzeugs, die aktuellen Infotainmentsystemeinstellungen und/oder die anderen Fahrzeuginformationen enthalten. Bei 412 kann das Verfahren enden.
6 zeigt ein Beispiel des LCoS-SLM 118 aus 1 und 3. Der LCoS-SLM 118 kann in irgendeiner der hier offenbarten Ausführungsformen verwendet werden. Der LCoS-SLM 118 kann eine Siliciumrückwandschicht 602; eine LCoS-SLM- (oder Phasenmodulator-) Schicht, die eine Schaltungs- (oder Pixelelektroden-) Schicht 604, eine erste Ausrichtungsschicht 608, eine Flüssigkristallschicht 610, eine zweite Ausrichtungsschicht 612 und eine transparente Elektrodenschicht 614 enthält; und eine Glassubstratschicht 616 enthalten.
Die Schaltungsschicht 604 enthält eine Steuerschaltungsanordnung und/oder Pixeltreiber zum Steuern der Flüssigkristallschicht 610. Die Schaltungsschicht 604 kann für jedes Pixel einen Transistor enthalten. Jedes Pixel moduliert unabhängig die Phase von Licht, das aus dem LCoS-SLM austritt. Als ein Beispiel weisen die Phasen von Lichtstrahlen aus den entsprechenden Abschnitten des LCoS-SLM verschiedene Phasen auf, falls die für die Pixel bereitgestellten Spannungen verschieden sind. Jedem der Pixel kann ein Spannungssatz zugeordnet sein. Der Bereich der für jedes Pixel bereitgestellten Spannungen kann die Phase des entsprechenden Abschnitts des Phasenhologrammstrahls 130 z. B. zwischen 0 - 2π ändern, um den entsprechenden Abschnitt der aus dem LCoS-SLM 118 kommenden Lichtwelle nach früh oder spät zu verstellen.
Die Schaltungsschicht 604 steuert die Menge und die Phase des von der Flüssigkristallschicht 610 emittierten Lichts. Orientierungen der Moleküle in der Flüssigkristallschicht 610 und die den Pixeln des LCoS-SLM 118 zugeordnet sind, ändern sich mit der Spannung. Die spannungsabhängige Orientierung der Moleküle erzeugt auf dem LCoS-SLM 118 eine räumlich veränderliche Phasenverteilung. Die Beziehung zwischen dem Betrag der Phase, die moduliert wird, und der angelegten Spannung kann je nach der physikalischen Eigenschaft der Flüssigkristalle positiv zusammenhängen oder negativ zusammenhängen. Die LCoS-SLM-Schicht ist anhand von 7 weiter beschrieben. Wenn der LCoS-SLM 118 als ein reflektierender holografischer Projektor implementiert ist, kann er eine reflektierende Filmschicht enthalten.
7 zeigt einen Abschnitt 700 einer LCoS-SLM-Schicht und des Steuermoduls 120', die in den Ausführungsformen aus 1 und 3 implementiert sein können. Die LCoS-SLM-Schicht kann Pixel 704 enthalten, die in einer Anordnung angeordnet und mit Ansteuerschaltungen 706, 708 verbunden sind. Außerdem kann die LCoS-SLM-Schicht ein SLM-Steuermodul 710 enthalten, das die Ansteuerschaltungen 706 und 708 steuern kann. Die Ansteuerschaltungen 706, 708 können über Schalter 707, 709 Leistung von dem SLM-Steuermodul 710 oder von dem Steuermodul 120' empfangen. Das SLM-Steuermodul 710 kann Signale direkt von Wellenfrontsensoren und/oder Signale von dem Steuermodul 120' empfangen. Das Steuermodul 120' kann Phasendetektionssignale empfangen und den Betrieb des SLM-Steuermoduls 710 zum Einstellen von für die Pixel 704 bereitgestellten Spannungen steuern. Gemäß einer anderen Ausführungsform empfängt das SLM-Steuermodul 710 die Phasendetektionssignale direkt und steuert es die Ansteuerschaltungen 706, 708, um die geeigneten Spannungen zu erzeugen, die an die Pixel 704 angelegt werden.
8 zeigt das Steuermodul 120', einen der Vorrichtungstreiber 140 und den Schalt-SLM 116. Wie oben beschrieben wurde, kann der Schalt-SLM 116 eine Anordnung von DLP-MEMS-Spiegeln 800, eine Anordnung räumlicher Lichtmodulatoren 802 in der Kolbenbetriebsart und/oder einen oder mehrere räumliche Lichtmodulatoren 804 mit ferroelektrischen Flüssigkristallen enthalten. Der Vorrichtungstreiber 140 kann als Teil des Steuermoduls 120' oder als Teil des Schalt-SLM 116 implementiert sein.
Die vorstehende Beschreibung ist dem Wesen nach lediglich veranschaulichend und soll die Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungen in keiner Weise einschränken. Die umfassenden Lehren der Offenbarung können in einer Vielzahl von Formen implementiert werden. Obwohl diese Offenbarung bestimmte Beispiele enthält, soll der wahre Schutzumfang der Offenbarung somit nicht darauf beschränkt sein, da andere Änderungen beim Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der folgenden Ansprüche hervorgehen. Selbstverständlich können ein oder mehrere Schritte innerhalb eines Verfahrens in einer anderen Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu ändern. Obwohl jede der Ausführungsformen oben als mit bestimmten Merkmalen beschrieben worden ist, können ferner irgendein oder irgendwelche mehreren dieser in Bezug auf irgendeine Ausführungsform der Offenbarung beschriebenen Merkmale in und/oder zusammen mit Merkmalen irgendeiner der anderen Ausführungsformen implementiert werden, selbst wenn diese Kombination nicht explizit beschrieben ist. Mit anderen Worten, die beschriebenen Ausführungsformen schließen sich nicht gegenseitig aus und Vertauschungen einer oder mehrerer Ausführungsformen miteinander bleiben im Schutzumfang dieser Offenbarung.
Räumliche und funktionale Beziehungen zwischen Elementen (z. B. zwischen Modulen, Schaltungselementen, Schichten usw.) sind unter Verwendung verschiedener Begriffe einschließlich „verbunden“, „in Eingriff“, „gekoppelt“, „benachbart“, „neben“, „auf“, „über“, „unter“ und „angeordnet“ beschrieben. Wenn eine Beziehung zwischen einem ersten und einem zweiten Element in der obigen Offenbarung nicht explizit als „direkt“ beschrieben ist, kann diese Beziehung eine direkte Beziehung sein, bei der zwischen dem ersten und dem zweiten Element keine anderen dazwischenliegenden Elemente vorhanden sind, kann sie aber ebenfalls eine indirekte Beziehung sein, bei der zwischen dem ersten und dem zweiten Element ein oder mehrere (entweder räumlich oder funktional) dazwischenliegende Elemente vorhanden sind. Wie die Formulierung wenigstens eines von A, B und C hier verwendet ist, soll sie ein logisches (A ODER B ODER C) unter Verwendung eines nicht ausschließenden logischen ODER bedeuten und ist sie nicht in der Bedeutung „wenigstens eines von A, wenigstens eines von B und wenigstens eines von C“ zu verstehen.
In den Figuren veranschaulicht die Richtung eines Pfeils, wie sie durch die Pfeilspitze angegeben ist, allgemein den Informationsfluss (wie etwa von Daten oder Anweisungen), der für die Darstellung von Interesse ist. Wenn z. B. ein Element A und ein Element B eine Vielzahl von Informationen austauschen, für die Darstellung aber von dem Element A zu dem Element B übertragene Informationen relevant sind, kann der Pfeil von dem Element A zu dem Element B weisen. Dieser einfachgerichtete Pfeil bedeutet nicht, dass keine anderen Informationen von dem Element B zu dem Element A übertragen werden. Ferner kann für von dem Element A zu dem Element B gesendete Informationen das Element B Anforderungen für die Informationen an das Element A senden oder deren Quittierungen empfangen.
In dieser Anmeldung einschließlich in den folgenden Definitionen kann der Begriff „Modul“ oder der Begriff „Controller“ durch den Begriff „Schaltung“ ersetzt werden. Der Begriff „Modul“ kann sich auf: eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC); eine digitale, analoge oder gemischt analog/digitale diskrete Schaltung; eine digitale, analoge oder gemischt analog/digitale integrierte Schaltung; eine Kombinationslogikschaltung; eine frei programmierbare logische Anordnung (FPGA); eine Prozessorschaltung (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), die Code ausführt; eine Speicherschaltung (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), die durch die Prozessorschaltung ausgeführten Code speichert; andere geeignete Hardwarekomponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination einiger oder aller der Obigen wie etwa in einem Ein-Chip-System beziehen, ein Teil davon sein oder sie enthalten.

Claims

Holografisches Netzhautdirektprojektionssystem (100), das umfasst: einen ersten räumlichen Lichtmodulator (116), der dafür konfiguriert ist, einen Lichtstrahl von einer Lichtquelle zu empfangen und den Lichtstrahl einem Dithering mit einer vorgegebenen Frequenz zu unterziehen, um mehrere Instanzen des Lichtstrahls bereitzustellen; einen zweiten räumlichen Lichtmodulator (118), der dafür konfiguriert ist, die mehreren Instanzen des Lichtstrahls von dem ersten räumlichen Lichtmodulator (116) zu empfangen, ein codiertes Phasenhologramm eines zu projizierenden Grafikbilds anzuzeigen und die mehreren Instanzen des Lichtstrahls zu beugen, um mehrere Instanzen des codierten Phasenhologramms mit denselben Grafikinformationen wie das Grafikbild, aber multipliziert mit mehreren einem Dithering unterzogenen Wellenfronten, bereitzustellen; und ein Steuermodul (120), das konfiguriert ist zum: iterativen Einstellen eines Parameters des ersten räumlichen Lichtmodulators (116), um die mehreren Instanzen des Lichtstrahls zu erzeugen, und Steuern des Betriebs des zweiten räumlichen Lichtmodulators (118), um auf der Grundlage der mehreren Instanzen des Lichtstrahls durch Lenken der mehreren Instanzen des codierten Phasenhologramms des Grafikbilds in Richtung eines Reflektors (302) oder des Auges (160) des Betrachters auf einer Netzhaut (164) eines Auges (160) eines Betrachters mehrere Instanzen des Grafikbilds anzuzeigen, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul (120) dafür konfiguriert ist, den Lichtstrahl einem Dithering mit der vorgegebenen Frequenz zwischen einem ersten Winkel und einem zweiten Winkel zu unterziehen, wobei eine Differenz zwischen dem ersten Winkel und dem zweiten Winkel kleiner oder gleich 5° ist, und das holografisches Netzhautdirektprojektionssystem (100) ferner einen Vorrichtungstreiber (140) umfasst, wobei: das Steuermodul (120) dafür konfiguriert ist, den Vorrichtungstreiber (140) zum Erzeugen einer oder mehrerer Ansteuerspannungen zu steuern; und der erste räumliche Lichtmodulator (116) einen Dithering-Winkel auf der Grundlage der Ansteuerspannungen ändert.
Holografisches Netzhautdirektprojektionssystem (100) nach Anspruch 1, wobei der zweite räumliche Lichtmodulator (118) die mehreren Instanzen des codierten Phasenhologramms direkt zu dem Auge (160) des Betrachters lenkt, ohne auf einem Diffusor ein reelles Bild zu erzeugen und ohne das Bild mit Spiegeln zu reflektieren.
Holografisches Netzhautdirektprojektionssystem (100) nach Anspruch 1, wobei: der zweite räumliche Lichtmodulator (118) die mehreren Instanzen des codierten Phasenhologramms direkt zu dem Reflektor (302) lenkt, damit sie durch das Auge (160) des Betrachters gesehen werden, ohne auf einem Diffusor ein reelles Bild zu erzeugen; und der Reflektor (302) eine Windschutzscheibe eines Fahrzeugs ist.
Holografisches Netzhautdirektprojektionssystem (100) nach Anspruch 1, wobei das Steuermodul (120) dafür konfiguriert ist, den Lichtstrahl über den ersten räumlichen Lichtmodulator (116) einem Dithering mit einer Frequenz größer oder gleich 60 Hertz zu unterziehen.
Holografisches Netzhautdirektprojektionssystem (100) nach Anspruch 1, wobei der erste räumliche Lichtmodulator (116) Spiegel mikroelektromechanischer Systeme für die digitale Lichtverarbeitung umfasst.
Holografisches Netzhautdirektprojektionssystem (100) nach Anspruch 1, wobei der erste räumliche Lichtmodulator (116) einen räumlichen Lichtmodulator in der Kolbenbetriebsart umfasst.
Holografisches Netzhautdirektprojektionssystem (100) nach Anspruch 1, wobei der erste räumliche Lichtmodulator (116) einen räumlichen Lichtmodulator mit ferroelektrischen Flüssigkristallen umfasst.