TW202343097A - 用於波導光瞳擴展的光快門 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種光快門裝置，其包含複數個液晶單元，其中各液晶單元可回應於各別第一驅動信號或第二驅動信號而在第一光學狀態或第二光學狀態下操作。驅動電路包含複數個開關及驅動控制器。各開關經安排以將該各別第一驅動信號或第二驅動信號輸出至各別液晶單元。該驅動控制器經安排以在更新循環期間依序更新各開關之該輸出。該驅動電路經安排以基於將在更新期間進行之對這些各別驅動信號之任何改變而判定這些開關在更新循環期間依序該更新之次序。

Description

用於波導光瞳擴展的光快門

本揭示關於影像投影。更特定言之，本揭示關於全像投影。一些具體實例關於虛擬影像投影。其他具體實例關於真實影像之投影。具體實例關於經由波導檢視所投影影像。具體實例關於一種諸如光快門裝置之控制裝置，及用於控制經由波導投影之影像之光的方法。一些具體實例關於一種顯示系統，其包含圖像產生單元及安排有光快門裝置之波導。一些具體實例關於抬頭顯示器。

從物件散射之光含有振幅資訊及相位資訊兩者。可藉由熟知之干涉技術在例如感光性板上捕獲此振幅及相位資訊，以形成包含干涉條紋之全像記錄或「全像圖」。可藉由用合適的光進行照射來重建構全像圖，以形成表示原始物件之二維或三維全像重建構或重播影像。

電腦產生全像術可在數值上模擬干涉程序。可藉由基於諸如菲涅爾（Fresnel）或傅立葉（Fourier）變換之數學變換的技術來計算電腦產生之全像圖。此等類型之全像圖可被稱作菲涅爾/傅立葉變換全像圖或簡稱為菲涅爾/傅立葉全像圖。傅立葉全像圖可被視為物件之傅立葉域/平面表示或物件之頻域/平面表示。電腦產生之全像圖亦可藉由例如相干射線追蹤或點雲技術被計算。

可在經安排以調變入射光之振幅及/或相位的空間光調變器上編碼電腦產生之全像圖。舉例而言，可使用電可定址液晶、光學可定址液晶或微鏡來達成光調變。

空間光調變器典型地包含複數個個別可定址像素，其亦可被稱作單元或元件。光調變方案可為二元的、多層級的或連續的。替代地，裝置可為連續的（亦即不包含像素），且光調變可因此跨該裝置為連續的。空間光調變器可為反射的，此意謂經調變光以反射方式被輸出。空間光調變器同樣可為透射的，此意謂經調變光以透射方式被輸出。

可使用本文中描述之系統提供全像投影儀。此等投影儀已發現應用於例如抬頭顯示器「head-up display；HUD」及光達「light detection and ranging；LIDAR」中。

本揭示之態樣在申請專利範圍之隨附獨立項中予以定義。

本揭示關於影像投影。本揭示關於一種影像投影方法及包含顯示裝置之影像投影儀。本揭示亦關於一種包含影像投影儀之投影系統及檢視系統。本揭示特別適用於雙眼檢視系統。檢視系統可包含檢視者之眼睛。檢視系統包含具有光功率之光學元件（例如，人眼之晶狀體）及檢視平面（例如，人眼之視網膜）。影像投影儀可被稱作「顯示系統」或「光引擎」。顯示裝置與使用該顯示裝置形成（或感知）之影像在空間上彼此分離。影像在顯示平面上形成或由檢視者感知。在一些具體實例中，影像為虛擬影像，且顯示平面可被稱作虛擬影像平面。影像是藉由照射顯示裝置上所顯示之繞射結構（例如，全像圖）之繞射圖案來形成，該顯示裝置為諸如空間光調變器（例如，LCOS空間光調變器）。

吾等於2021年6月14日申請之標題為「波導光瞳擴展（Waveguide Pupil Expansion）」之共同待決的英國專利申請案GB2108456.1揭示了此投影系統之範例，該申請案特此以引用之方式併入。投影系統使用影像投影儀與檢視系統之間的光學路徑中之波導。波導操作以擴展視野，且因此增加可使用顯示裝置之全部繞射角的最大傳播距離。波導之使用亦可側向增大使用者之眼動區，因此使得能夠進行眼睛之某一移動，同時仍使得使用者能夠看到影像。波導可因此被稱作波導光瞳擴展器。

在GB2108456.1中所揭示之投影系統中，顯示裝置顯示經配置以將光路由至複數個通道中的特殊類型之全像圖，該複數個通道被稱作「全像圖通道」，其中各通道對應於影像之不同部分（亦即，子區域）。各全像圖通道是從波導上之多個不同透射點中之各者朝向檢視系統發射，使得同一全像圖通道之光以相同角度或角度範圍從各透射點傳播。因此，各全像圖通道可被稱作「角度通道」。換言之，各全像圖通道可包含根據影像之不同各別部分空間調變之光，且因此對應於不同各別影像內容。具有相同影像內容之光可從波導上之多個不同透射點發射，相對於波導之表面，所有光均處於相同角度或在相同角度範圍內，即使這些透射點沿著形成波導之「輸出埠」的輸出表面之長度在空間上彼此分離。

投影系統可經安排以使得各個別全像圖通道之不超過一個例項到達檢視系統之個別眼睛或個別檢視孔徑或檢視窗。然而，對於檢視系統而言，具有多個檢視孔徑是常見的，這些檢視孔徑各自佔據不同部位且因此各自界定不同各別檢視位置。舉例而言，人類檢視者典型地在檢視窗或「眼動區」內檢視影像，其中兩隻眼睛在空間上彼此分離。因此，存在相同（亦即，共同）全像圖通道之光的複數個例項實質上同時到達檢視系統之各別複數個檢視孔徑/窗（其亦可被稱作「入射瞳孔」）之風險。若此情形已發生，則檢視者之大腦或與非人類檢視系統相關聯之處理器將感知到兩隻眼睛（或兩個或每一檢視孔徑）接收處於相同角度之具有相同影像內容之光（亦即，影像之相同部分或點之光），儘管事實是彼等眼睛或檢視孔徑自身處於不同各別檢視部位。此對於檢視者或檢視系統是反常的，此是因為通常兩個不同檢視部位應基於公認數學原理而以不同各別角度從共同點接收光。

因此，GB2108456.1提出一種用於控制由波導發射之光的控制裝置及方法以解決此問題。具體實例包含呈「光快門裝置」之形式的控制裝置，其可據稱形成「波導孔徑」。光快門裝置可配置以選擇性地阻擋或防止由波導發射之經空間調變光的傳播，及允許經空間調變光之剩餘部分朝向檢視系統向前傳播。特定言之，光快門裝置可選擇性地阻擋或防止由波導發射之經空間調變光之一或多個通道的傳播，及允許一或多個各別其他通道朝向檢視系統向前傳播。控制裝置可包含一或多個開口或孔徑，及一或多個壁或障壁，以便選擇性地發射及阻擋來自波導之光。控制裝置可以可經動態配置以在給定時間選擇及/或改變控制裝置之哪一部分充當開口及控制裝置之哪一各別其他部分充當障壁。可據稱，控制裝置可包含界定開口及障壁之安排（包括大小及位置）的複數個「配置」或「光阻擋配置」。可即時預定或判定控制裝置之光阻擋配置。光阻擋配置在本文中亦被稱作控制裝置之「級別（stage）」或「相位（phase）」。

本揭示關於控制裝置之改良。特定言之，所描述控制裝置包含鄰近形成經擴展出射光瞳之波導之外部輸出表面（亦即，輸出埠）而定位的光快門裝置。因此，光快門裝置沿著波導與檢視系統之間的光徑而定位。經改良控制裝置可具有特定應用以選擇性地阻擋光，使得從波導上之不同點透射的具有相同全像圖通道之光實質上不在相同時間到達檢視系統之入射瞳孔中之多於一者。

如GB2108456.1中所描述，期望控制裝置經安排成使得光阻擋配置可動態地改變或快速地「切換」。特定言之，在一些實施中，期望可在小於0.1 ms之時間週期內更新控制裝置之各可切換元件。

本揭示之光快門裝置經配置為複數個像素，諸如一維像素陣列，其中各像素形成「快門」以沿著波導之長度選擇性地阻擋來自對應透射點的光。在具體實例中，像素為可在兩種光學狀態下操作的液晶單元。在一種光學狀態下，液晶單元阻擋（例如，吸收或反射）來自波導上之對應位置（或區）的入射光，以便防止光透射。在另一光學狀態下，液晶單元為透明的，使得來自波導上之對應位置（或區）的入射光從其透射。如所屬技術領域中所熟知，光快門裝置之像素由驅動信號控制。然而，對於一些液晶單元，諸如薄單元液晶裝置之像素，從第二光學狀態切換至第一光學狀態之時間週期長於從第一光學狀態切換至第二光學狀態之時間週期，或反之亦然。舉例而言，與當液晶顯示單元「驅動」至其新狀態（第二光學狀態）時相比，當液晶單元「鬆弛」至其新狀態（第一光學狀態）時，切換時間週期較長。

本揭示解決如下技術問題：當在一方向上切換，藉此液晶單元「鬆弛」至其新狀態時，光快門裝置之像素的切換時間週期對於應用要求而言過長，使得效能受損。特定言之，若光快門裝置未足夠快速地切換（諸如在與在顯示器之訊框更新期間切斷或「閘控」光源相關聯之時間週期內），則當顯示下一影像訊框時，光快門裝置之像素中的一些可能不會更新。可據稱，光快門裝置之配置的更新可能未完成。因此，存在在給定訊框期間可能未正確地選擇性地阻擋或防止光從波導傳播之風險。舉例而言，應被阻擋之光可能被傳播至檢視系統，及/或應允許傳播至檢視系統之光可能被阻擋。在一些範例中，存在具有相同角度全像圖通道之光亦可從來自波導之多個透射點傳播至檢視系統之風險，如上文所描述。

根據本揭示內容，光快門裝置之各像素是由以下中之一者直接驅動：第一驅動信號及第二驅動信號，其中第一驅動信號將像素切換至第一光學狀態，且第二驅動信號將像素切換至第二光學狀態。此外，在更新光快門裝置之配置的更新循環期間，驅動光快門裝置之像素的次序是基於將在更新期間進行之對各別驅動信號的任何改變來判定。特定言之，可判定驅動光快門裝置之像素的次序以補償像素之切換時間週期。特定言之，可判定驅動光快門裝置之像素的次序，使得首先進行任何相對緩慢之狀態改變切換。以此方式，可有利地快速更新光快門裝置（特定言之，足夠快速以至少匹配與光快門裝置一起使用之顯示裝置的訊框速率）。因此，可實質上避免由像素之未完成更新循環引起的在任何特定訊框期間不正確地阻斷/傳輸光之部分/通道的風險。

因此，提供一種驅動電路，其用於驅動包含複數個液晶單元之光快門裝置。各液晶單元可回應於各別第一或第二驅動信號而在第一光學狀態或第二光學狀態下操作。驅動電路包含複數個開關。各開關經安排以將第一或第二驅動信號輸出至各別液晶單元。驅動電路進一步包含驅動控制器，其經安排以在更新循環期間依序更新各開關之輸出。驅動電路經安排以基於將在更新期間進行之對各別驅動信號之任何改變而判定數位開關在更新循環期間依序更新之次序。

第一光學狀態可為液晶單元之透明或「關閉」狀態，且第二光學狀態可為液晶單元之不透明或「接通」狀態。如所屬技術領域中具有通常知識者將瞭解，液晶單元從第二光學狀態切換至第一光學狀態比從第一光學狀態切換至第二光學狀態花費更長時間。特定言之，當「鬆弛」成新狀態時，諸如當從第二光學狀態改變為第一光學狀態時（例如，從不透明轉變為透明或從「接通」轉變為「關閉」），液晶單元典型地花費更長時間進行切換。因此，在具體實例中，驅動電路在更新循環期間經安排以在任何其他數位開關之前更新將從第二驅動信號改變為第一驅動信號之任何開關之輸出。因此，花費較長時間達到其新光學狀態之液晶單元首先在依序更新期間進行切換，從而確保所有液晶單元在更新循環結束時完全更新。換言之，驅動電路可經安排以補償從第二光學狀態至第一光學狀態之較慢切換時間（鬆弛時間）。

在具體實例中，複數個開關包含複數個數位開關。各數位開關包含經安排以接收第一驅動信號之第一輸入及經安排以接收第二驅動信號之第二輸入。在一些範例中，電容器與各數位開關相關聯。各電容器經安排以在更新循環期間回應於來自驅動控制器之信號而將控制輸入提供至各別數位開關，以便將各別第一或第二驅動信號選擇性地輸出至各別液晶單元。以此方式，電容器在更新之間保持對數位開關之控制輸入，使得藉由數位開關輸出至各別液晶單元之驅動信號保持穩定。

在一些具體實例中，驅動電路進一步包含多工電路，其用於從驅動控制器依序路由控制信號以在更新循環期間更新開關中之各者的輸出。

在具體實例中，光快門裝置之液晶單元以一維陣列安排。在範例中，光快門裝置經安排以限制從檢視平面可見的光學複製器（例如，波導）之輸出面之面積。在實施中，光學複製器經安排以輸出全像圖之複數個複本。光快門裝置安置於顯示裝置與諸如檢視者之檢視系統之間。

在一些具體實例中，至少一個更新循環（視情況地，複數個更新循環）在人眼之整合時間內完成。在一些安排中，若偵測到檢視者之檢視位置之改變，則啟動更新循環。

進一步提供經安排以形成從檢視窗可見之影像的光引擎（或顯示系統或影像投影儀）。在具體實例中，光引擎包含如本文中所揭示之顯示裝置、光學複製器及光快門裝置。在具體實例中，顯示裝置經安排以顯示影像之全像圖，且根據全像圖空間調變光。光學複製器包含波導光瞳擴展器，其經安排以接收經空間調變光且為經空間調變光提供從顯示裝置至檢視窗之複數個不同光傳播路徑。光快門裝置安置於波導與檢視窗之間。在一些具體實例中，全像圖經配置以根據影像內容之位置成角度地分佈影像之經空間調變光，使得經空間調變光之角度通道對應於影像之各別連續區。

在一些具體實例中，光快門裝置之複數個液晶單元中之至少一個液晶單元形成孔徑，其經安排以使得檢視窗內之第一檢視位置接收穿過光學複製器之具有相關聯之第一光傳播路徑的經空間調變光，且檢視窗內之第二檢視位置接收穿過光學複製器之具有相關聯之第二光傳播路徑的經空間調變光。第一光傳播路徑不同於第二光傳播路徑。在一些具體實例中，與第一光傳播路徑相關聯之經空間調變光為經空間調變光之第一通道，且與第二光傳播路徑相關聯之經空間調變光為經空間調變光之第二通道。特定言之，光快門裝置之複數個液晶單元中之至少一個液晶單元可形成孔徑，其經安排以使得檢視窗內之第一檢視位置接收由全像圖根據影像之第一區空間調變之光的第一通道，且檢視窗內之第二檢視位置接收由全像圖根據影像之第二區空間調變之光的第二通道。

在一些具體實例中，第一區及第二區為影像之鄰近區。在一些具體實例中，經空間調變光之鄰近角度通道對應於影像之鄰近區。在一些具體實例中，影像之第一區及第二區實質上不非重疊。

在一些具體實例中，影像為在顯示裝置上游感知到之虛擬影像。在一些具體實例中，光快門裝置耦接至波導光瞳擴展器之輸出面。在一些具體實例中，光快門裝置限制從檢視窗可見的波導之輸出面之面積。在一些具體實例中，波導光瞳擴展器與檢視窗不平行。

在一些具體實例中，控制裝置包含至少一個開口，諸如複數個開口。各開口可向第一檢視位置及/或第二檢視位置提供經空間調變光之各別光傳播路徑，使得在實質上相同時間將已傳播通過不同光傳播路徑之經空間調變光分別遞送至第一檢視位置及第二檢視位置。當全像圖為通道全像圖時，其經配置以根據影像內容之位置成角度地分佈影像之經空間調變光，控制裝置可包含至少一個開口（諸如複數個開口），其中各開口向第一檢視位置及/或第二檢視位置提供經空間調變光之各別通道，使得在實質上相同時間將不同影像內容分別遞送至第一檢視位置及第二檢視位置。在一些具體實例中，各別通道不重疊但為連續的。

在一些具體實例中，控制裝置經配置使得各開口可在打開位置與閉合位置之間切換，從而提供複數個不同控制裝置配置，其中各控制裝置配置包含打開及閉合開口之交替序列。控制裝置可經配置以在第一時間提供第一控制裝置配置及在第二時間提供第二控制裝置配置，其中第一控制裝置配置及第二控制裝置配置是互補的。有利地，第一時間與第二時間之間的時間間隔小於人眼之整合時間。

在一些具體實例中，由控制裝置提供之第一控制裝置配置將根據影像之第一及第三影像區帶調變之光遞送至第一檢視位置，且將根據影像之第二及第四影像區帶調變之光遞送至第二檢視位置，其中第一至第四區帶為影像之依序連續區域。在一些具體實例中，由控制裝置提供之第二控制裝置配置將根據影像之第二及第四影像區帶調變之光遞送至第一檢視位置，且將根據影像之第一及第三調變之光遞送至第二檢視位置。在一些具體實例中，如遞送至第一檢視位置之第一至第四影像區帶中之任一者的影像內容與如遞送至第二檢視位置之第一至第四影像區帶中之對應一者的影像內容不相同。

在一些具體實例中，第一檢視位置及第二檢視位置為檢視者之第一及第二眼睛位置，且檢視窗為眼動區。

在一些具體實例中，開口中之至少一者在控制裝置內之大小及/或部位為動態可變的。

術語「全像圖」用於指含有關於物件之振幅資訊或相位資訊或其某一組合的記錄。術語「全像重建構」用於指藉由照射全像圖而形成的物件之光學重建構。將本文中所揭示之系統描述為「全像投影儀」，此是因為全像重建構為真實影像且與全像圖在空間上分離。術語「重播場」用於指在其內形成且完全聚焦全像重建構的2D區域。若在包含像素之空間光調變器上顯示全像圖，則重播場將以複數個繞射階之形式重複，其中各繞射階為零階重播場之複本。零階重播場通常對應於較佳或主要重播場，此是因為其為最亮重播場。除非另有明確陳述，否則術語「重播場」應被視為是指零階重播場。術語「重播平面」用於指含有所有重播場之空間中之平面。術語「影像」、「重播影像」及「影像區」是指由全像重建構之光照射的重播場之區域。在一些具體實例中，「影像」可包含離散光點，其可被稱作「影像光點」或僅出於方便起見而被稱作「影像像素」。

術語「編碼」、「寫入」或「定址」用以描述向SLM之複數個像素提供分別判定每一像素之調變位準之各別複數個控制值的程序。可以說SLM之像素經配置以回應於接收到複數個控制值而「顯示」光調變分佈。因此，SLM可據稱為「顯示」全像圖，且全像圖可被視為光調變值或位準陣列。

已發現，具有可接受品質之全像重建構可由僅含有與原始物件（亦即，用於重建構之目標影像）相關之相位資訊的「全像圖」形成。此全像記錄可被稱作僅相位全像圖（phase-only hologram）。具體實例關於僅相位全像圖，但本揭示同樣適用於僅振幅全像術。本揭示不限於全像圖計算之任何特定方法。僅藉助於範例，一些具體實例關於點雲全像圖，亦即，使用點雲方法建置之全像圖。然而，本揭示同樣適用於傅立葉或菲涅爾型全像圖及根據諸如相干射線追蹤之其他技術計算的全像圖。

本揭示亦同樣適用於使用與原始物件（亦即，目標影像）相關之振幅 及相位資訊來形成全像重建構。在一些具體實例中，此是藉由使用含有與原始物件相關之振幅資訊及相位資訊兩者之所謂的全複合全像圖的複合調變來達成。此全像圖可被稱作全複合全像圖，此是因為指派給全像圖之各像素的值（灰階）具有振幅及相位分量。指派給各像素的值（灰階）可表示為具有振幅及相位分量兩者之複合數。在一些具體實例中，計算全複合電腦產生之全像圖。

可參考電腦產生之全像圖或空間光調變器之像素的相位值、相位分量、相位資訊或簡言之相位作為「相位延遲」的簡寫。亦即，所描述之任何相位值實際上為表示藉由彼像素提供的相位延遲之量的數目（例如在0至2π範圍內）。舉例而言，描述為具有π/2之相位值的空間光調變器之像素將使所接收光之相位延遲π/2弧度。在一些具體實例中，空間光調變器之各像素在複數個可能調變值（例如，相位延遲值）中之一者中可操作。術語「灰階」可用於指複數個可用調變位準。舉例而言，術語「灰階」可出於方便起見而用於指僅相位調變器中之複數個可用相位位準，即使不同相位位準並不提供不同灰度亦如此。術語「灰階」亦可出於方便起見而用於指複合調變器中之複數個可用複合調變位準。

全像圖因此包含灰階之陣列，亦即光調變值之陣列，諸如相位延遲值或複合調變值之陣列。全像圖亦被視為繞射圖案，此是因為其為當顯示於空間光調變器上並運用具有與空間光調變器之像素間距相當，通常小於該像素間距的波長之光照射時引起繞射的圖案。本文中對組合全像圖與其他繞射圖案（諸如充當透鏡或光柵之繞射圖案）進行參考。舉例而言，充當光柵之繞射圖案可與全像圖組合以在重播平面上平移重播場，或充當透鏡之繞射圖案可與全像圖組合以將全像重建構聚焦於近場中之重播平面上。

儘管不同具體實例及具體實例之群組可在以下實施方式中單獨地揭示，但任何具體實例或具體實例之群組的任何特徵可與任何具體實例或具體實例之群組的任何其他特徵或特徵之組合進行組合。亦即，設想本發明中所揭示之特徵之所有可能組合及排列。

本發明並不受限於下文描述之具體實例，但擴展至所附申請專利範圍之全部範圍。亦即，本發明可以不同形式具體實現且不應被解釋為受限於出於說明之目的而陳述之所描述具體實例。

除非另外規定，否則單數形式之術語可包括複數形式。

描述為形成於另一結構之上部部分/下部部分處或其他結構上/下的結構應被解釋為包括其中這些結構彼此接觸的情況，及此外其中第三結構安置於其間的情況。

在描述時間關係時（例如，當事件之時間次序被描述為「之後」、「後續」、「接下來」、「之前」或諸如此類時）除非另有指定，否則本揭示應被視為包括連續及非連續事件。舉例而言，本說明書應被視為包括為不連續的狀況，除非使用諸如「剛剛」、「緊接」或「直接」之措辭。

儘管在本文中可使用術語「第一」、「第二」等來描述各種元件，但此等元件不應受此等術語限制。此等術語僅用於將一個元件與另一元件區分開。舉例而言，在不脫離所附申請專利範圍之範圍的情況下，可將第一元件稱為第二元件，且類似地，可將第二元件稱為第一元件。

不同具體實例之特徵可部分地或整體地彼此耦接或組合，且可以不同方式彼此互操作。一些具體實例可彼此獨立地實行，或可以共相依關係一起實行。 光學配置

圖1展示將電腦產生之全像圖編碼於單一空間光調變器上之具體實例。電腦產生之全像圖為用於重建構之物件的傅立葉變換。應瞭解，此僅為範例，且在本揭示中涵蓋用於電腦產生全像圖之其他方法。因此可稱全像圖為物件之傅立葉域或頻域或頻譜域表示。在此具體實例中，空間光調變器為反射矽上液晶「liquid crystal on silicon；LCOS」裝置。將全像圖編碼於空間光調變器上，且在重播場（例如諸如螢幕或漫射器之光接收表面）處形成全像重建構。

光源110（例如雷射器或雷射二極體）經安置以經由準直透鏡111照射SLM 140。準直透鏡使得光之大體上平面波前入射於SLM上。在圖1中，波前之方向是偏離法線的（例如，與真正地正交於透明層之平面相距兩度或三度）。然而，在其他具體實例中，大體上平面波前以正入射提供，且使用分束器安排將輸入及輸出光學路徑分開。在圖1中所展示之具體實例中，該安排使得來自光源之光從SLM之鏡像後表面反射且與光調變層相互作用以形成出射波前112。將出射波前112施加至包括傅立葉變換透鏡120之光學件，其焦點處於螢幕125處。更特定言之，傅立葉變換透鏡120從SLM 140接收調變光之光束且執行頻率-空間變換以在螢幕125處產生全像重建構。

應注意，在此類型之全像術中，全像圖之各像素促成整個重建構。重播場上之特定點（或影像像素）與特定光調變元件（或全像圖像素）之間 不存在一對一相關性。換言之，射出光調變層之調變光跨重播場分佈。

在此等具體實例中，全像重建構在空間中之位置是由傅立葉變換透鏡之屈光（聚焦）度確定。在圖1中所展示之具體實例中，傅立葉變換透鏡為實體透鏡。亦即，傅立葉變換透鏡為光學傅立葉變換透鏡且以光學方式執行傅立葉變換。任何透鏡均可充當傅立葉變換透鏡，但透鏡之效能將限制其執行的傅立葉變換之準確度。所屬技術領域中具有通常知識者理解如何使用透鏡來執行光學傅立葉變換。 全像圖計算

在一些具體實例中，電腦產生之全像圖為傅立葉變換全像圖，或簡言之傅立葉全像圖或基於傅立葉之全像圖，其中影像藉由利用正透鏡之傅立葉變換屬性而重建構於遠場中。藉由將重播平面中之所要光場傅立葉變換回至透鏡平面來計算傅立葉全像圖。可使用傅立葉變換來計算電腦產生之傅立葉全像圖。

可使用諸如戈爾柏格-沙克斯頓演算法之演算法來計算傅立葉變換全像圖。此外，戈爾柏格-沙克斯頓演算法可用於根據空間域中之僅振幅資訊（諸如相片）來計算傅立葉域中之全像圖（亦即傅立葉變換全像圖）。從空間域中之僅振幅資訊有效地「擷取」與物件相關之相位資訊。在一些具體實例中，使用戈爾柏格-沙克斯頓演算法或其變體根據僅振幅資訊來計算電腦產生之全像圖。

戈爾柏格-沙克斯頓演算法考慮當分別在平面A及B中之光束之強度橫截面I _A(x, y)及I _B(x, y)是已知的且I _A(x, y)及I _B(x, y)藉由單一傅立葉變換相關時的情形。在給定強度橫截面之情況下，分別發現平面A及B中之相位分佈的近似值ψ _A(x, y)及ψ _B(x, y)。戈爾柏格-沙克斯頓演算法藉由遵循迭代過程發現此問題之解決方案。更特定言之，戈爾柏格-沙克斯頓演算法迭代地應用空間及光譜約束，同時在空間域與傅立葉（光譜或頻率）域之間重複地傳送表示I _A(x, y)及I _B(x, y)之資料集（振幅及相位）。經由演算法之至少一次迭代獲得光譜域中之對應電腦產生之全像圖。演算法是收斂的且經安排以產生表示輸入影像之全像圖。全像圖可為僅振幅全像圖、僅相位全像圖或全複合全像圖。

在一些具體實例中，使用基於諸如英國專利2,498,170或2,501,112中所描述的戈爾柏格-沙克斯頓演算法之演算法來計算僅相位全像圖，這些專利特此以全文引用之方式併入。然而，僅藉助於範例，本文中所揭示之具體實例描述計算僅相位全像圖。在此等具體實例中，戈爾柏格-沙克斯頓演算法擷取產生已知振幅資訊T[x, y]的資料集之傅立葉變換之相位資訊ψ[u, v]，其中振幅資訊T[x, y]表示目標影像（例如相片）。由於幅度及相位固有地組合於傅立葉變換中，因此所變換幅度及相位含有關於所計算資料集之準確度的適用資訊。因此，可用對振幅資訊及相位資訊兩者之回饋迭代地使用演算法。然而，在此等具體實例中，僅相位資訊ψ[u, v]用作全像圖，以形成表示影像平面處目標影像之全像圖。全像圖為相位值之資料集（例如2D陣列）。

在其他具體實例中，基於戈爾柏格-沙克斯頓演算法之演算法用於計算全複合全像圖。全複合全像圖為具有幅度分量及相位分量之全像圖。全像圖為包含複合資料值之陣列的資料集（例如2D陣列），其中各複合資料值包含幅度分量及相位分量。

在一些具體實例中，演算法處理複合資料且傅立葉變換為複合傅立葉變換。複合資料可被視為包含（i） 實分量及 虛分量或（ii） 幅度分量及 相位分量。在一些具體實例中，在演算法之各種階段以不同方式處理複合資料之兩個分量。

圖2A說明用於計算僅相位全像圖之根據一些具體實例之演算法的第一迭代。演算法之輸入為包含像素或資料值之2D陣列的輸入影像210，其中各像素或資料值為幅度或振幅值。亦即，輸入影像210之各像素或資料值不具有相位分量。輸入影像210因此可被視為僅幅度或僅振幅或僅強度分佈。此輸入影像210之範例為相片或包含訊框之時間序列的視訊之一個訊框。演算法之第一迭代開始於資料形成步驟202A，其包含使用隨機相位分佈（或隨機相位種子）230將隨機相位值指派給輸入影像之各像素以形成起始複合資料集，其中集合之各資料元素包含幅度及相位。可稱起始複合資料集表示空間域中之輸入影像。

第一處理區塊250接收起始複合資料集並執行複合傅立葉變換以形成經傅立葉變換之複合資料集。第二處理區塊253接收經傅立葉變換之複合資料集，且輸出全像圖280A。在一些具體實例中，全像圖280A為僅相位全像圖。在此等具體實例中，第二處理區塊253量化各相位值且將各振幅值設定為一以便形成全像圖280A。各相位值根據可在將用於「顯示」僅相位全像圖之空間光調變器之像素上表示的相位位準來量化。舉例而言，若空間光調變器之各像素提供256個不同相位位準，則將全像圖之各相位值量化成256個可能相位位準中之一個相位位準。全像圖280A為表示輸入影像之僅相位傅立葉全像圖。在其他具體實例中，全像圖280A為全複合全像圖，其包含從所接收之經傅立葉變換之複合資料集導出的複合資料值（各自包括振幅分量及相位分量）之陣列。在一些具體實例中，第二處理區塊253將各複合資料值約束於複數個可允許複合調變位準中之一者以形成全像圖280A。限制步驟可包括將各複合資料值設定成複合平面中之最接近可允許複合調變位準。可據稱全像圖280A表示光譜域或傅立葉域或頻域中之輸入影像。在一些具體實例中，演算法此時停止。

然而，在其他具體實例中，演算法繼續，如由圖2A中之虛線箭頭表示。換言之，遵循圖2A中之虛線箭頭的步驟是視情況存在的（亦即並非為所有具體實例所必需的）。

第三處理區塊256從第二處理區塊253接收經修改複合資料集，且執行反傅立葉變換以形成經反傅立葉變換之複合資料集。可據稱經反傅立葉變換之複合資料集表示空間域中之輸入影像。

第四處理區塊259接收經反傅立葉變換之複合資料集，且提取幅度值分佈211A及相位值分佈213A。視情況地，第四處理區塊259評估幅度值分佈211A。特定言之，第四處理區塊259可將經反傅立葉變換之複合資料集之幅度值分佈211A與輸入影像510進行比較，該輸入影像自身當然為幅度值分佈。若幅度值分佈211A與輸入影像210之間的差足夠小，則第四處理區塊259可判定全像圖280A是可接受的。亦即，若幅度值分佈211A與輸入影像210之間的差足夠小，則第四處理區塊259可判定全像圖280A足夠準確表示輸入影像210。在一些具體實例中，出於比較之目的而忽略經反傅立葉變換之複合資料集之相位值分佈213A。應瞭解，可使用用於比較幅度值分佈211A與輸入影像210的任何數目種不同方法，且本揭示不限於任何特定方法。在一些具體實例中，計算均方差，且若均方差小於臨限值，則全像圖280A被視為可接受的。若第四處理區塊259判定全像圖280A為不可接受的，則可執行演算法之另一迭代。然而，此比較步驟並非必需的，且在其他具體實例中，所執行演算法之迭代的數目經預定或預設或使用者定義。

圖2B表示演算法之第二迭代及演算法之任何其他迭代。經由演算法之處理區塊回饋前一迭代之相位值分佈213A。拒絕幅度值分佈211A以促進輸入影像210之幅度值分佈。在第一迭代中，資料形成步驟202A藉由組合輸入影像210之幅度值分佈與隨機相位分佈230而形成第一複合資料集。然而，在第二及後續迭代中，資料形成步驟202B包含藉由組合（i）來自演算法之前一迭代的相位值分佈213A與（ii）輸入影像210之幅度值分佈而形成複合資料集。

接著以與參考圖2A描述之相同方式處理藉由圖2B之資料形成步驟202B形成的複合資料集以形成第二迭代全像圖280B。因此，此處不重複對過程之解釋。演算法可在已計算第二迭代全像圖280B時停止。然而，可執行演算法之任何數目個其他迭代。應理解，若需要第四處理區塊259或需要另一迭代，則僅需要第三處理區塊256。輸出全像圖280B通常隨著各迭代而變得更佳。然而，在實踐中通常達到以下要點：未觀測到可量測改良或執行另一迭代之正面益處比額外處理時間之負面效應更重要。因此，演算法被描述為迭代及收斂的。

圖2C表示第二及後續迭代之替代性具體實例。經由演算法之處理區塊回饋前一迭代之相位值分佈213A。拒絕幅度值分佈211A以促進替代性幅度值分佈。在此替代性具體實例中，替代性幅度值分佈是從前一迭代之幅度值分佈211導出。特定言之，處理區塊258從前一迭代之幅度值分佈211減去輸入影像210之幅度值分佈，以增益因數α按比例調整彼差，且從輸入影像210減去該按比例調整之差。此在數學上藉由以下方程式表示，其中下標文字及數字指示迭代數目： 其中： F'為反傅立葉變換； F為正傅立葉變換； R[x, y]為由第三處理區塊256輸出之複合資料集； T[x, y]為輸入或目標影像； 為相位分量； Ψ為僅相位全像圖280B； η為新幅度值分佈211B；且 α為增益因數。

增益因數α可為固定的或可變的。在一些具體實例中，增益因數α是基於傳入目標影像資料之大小及速率而判定。在一些具體實例中，增益因數α取決於迭代數目。在一些具體實例中，增益因數α僅隨迭代數目而變化。

圖2C之具體實例在所有其他方面與圖2A及圖2B之具體實例相同。可稱僅相位全像圖ψ(u, v)包含頻域或傅立葉域中之相位分佈。

在一些具體實例中，使用空間光調變器來執行傅立葉變換。特定言之，將全像圖資料與提供光功率之第二資料進行組合。亦即，寫入至空間光調變之資料包含表示物件之全像圖資料及表示透鏡之透鏡資料。當顯示於空間光調變器上且用光照射時，透鏡資料仿真實體透鏡，亦即，其以與對應實體光學件相同的方式將光引至焦點。因此，透鏡資料提供光學或聚焦功率。在此等具體實例中，可省略圖1之實體傅立葉變換透鏡120。如何計算表示透鏡之資料是已知的。表示透鏡之資料可被稱作軟體透鏡。舉例而言，僅相位透鏡可藉由計算由透鏡之各點由於其折射率及空間上變化之光學路徑長度所引起的相位延遲而形成。舉例而言，凸透鏡之中心處的光學路徑長度大於透鏡之邊緣處的光學路徑長度。僅振幅透鏡可藉由菲涅爾區帶板（Fresnel zone plate）形成。在電腦產生之全像術技術領域中亦已知如何組合表示透鏡之資料與全像圖，使得可在無需實體傅立葉透鏡之情況下執行全像圖之傅立葉變換。在一些具體實例中，透鏡化資料藉由諸如簡單向量加法之簡單加法而與全像圖進行組合。在一些具體實例中，實體透鏡結合軟體透鏡而使用以執行傅立葉變換。替代地，在其他具體實例中，完全省略傅立葉變換透鏡，使得全像重建構發生在遠場中。在其他具體實例中，全像圖可以相同方式與光柵資料組合，光柵資料亦即經安排以執行光柵之功能（諸如影像轉向）的資料。同樣，在領域中已知如何計算此資料。舉例而言，可藉由模型化由炫耀光柵之表面上的各點所引起的相位延遲而形成僅相位光柵。僅振幅光柵可簡單地與僅振幅全像圖疊加以提供全像重建構之角度轉向。提供透鏡化及/或轉向之第二資料可被稱作光處理功能或光處理圖案，以與可被稱作影像形成功能或影像形成圖案之全像圖資料區分開。

在一些具體實例中，傅立葉變換由實體傅立葉變換透鏡及軟體透鏡聯合地執行。亦即，促成傅立葉變換的一些光功率由軟體透鏡提供，且促成傅立葉變換的光功率的其餘部分由一或多個實體光學件提供。

在一些具體實例中，提供一種經安排以接收影像資料且使用演算法即時計算全像圖的即時引擎。在一些具體實例中，影像資料為包含影像訊框序列之視訊。在其他具體實例中，全像圖經預計算、儲存於電腦記憶體中且根據需要被重新召用以顯示於SLM上。亦即，在一些具體實例中，提供預定全像圖之儲存庫。

僅藉助於範例，具體實例關於傅立葉全像術及戈爾柏格-沙克斯頓型演算法。本揭示同樣適用於可藉由類似方法計算的菲涅爾全像術及菲涅爾全像圖。本揭示亦適用於藉由諸如基於點雲方法之技術的其他技術所計算之全像圖。如將看出，本文中之後續圖式被描述為包含用於全像圖計算之點雲方法。然而，可替代地使用全像圖計算之其他方法，包括上文參考圖2A至圖2C所描述之傅立葉方法。 光調變

空間光調變器可用以顯示包括電腦產生之全像圖之繞射圖案。若全像圖為僅相位全像圖，則需要調變相位之空間光調變器。若全像圖為全複合全像圖，則可使用調變相位及振幅之空間光調變器或可使用調變相位之第一空間光調變器及調變振幅之第二空間光調變器。

在一些具體實例中，空間光調變器之光調變元件（即像素）為含有液晶之單元。亦即，在一些具體實例中，空間光調變器為光學主動組件為液晶的液晶裝置。各液晶單元經配置以選擇性地提供複數個光調變位準。亦即，各液晶單元在任一時間經配置以在選自複數個可能光調變位準之一個光調變位準下進行操作。各液晶單元可動態地重新配置至與複數個光調變位準不同的光調變位準。在一些具體實例中，空間光調變器為反射矽上液晶（LCOS）空間光調變器，但本揭示並不限於此類型之空間光調變器。

LCOS裝置在小孔徑（例如寬度為幾公分）內提供光調變元件或像素之密集陣列。像素典型地為大約10微米或更小，此產生若干度之繞射角，此意謂光學系統可為緊湊的。與其他液晶裝置之較大孔徑相比，較易於適當地照射LCOS SLM之小孔徑。LCOS裝置典型地為反射的，此意謂驅動LCOS SLM之像素的電路系統可埋於反射表面下。這導致孔徑比較高。換言之，像素緊密堆積，此意謂在這些像素之間存在極少的無效空間（dead space）。此是有利的，因為這減少了重播場中之光學雜訊。LCOS SLM使用具有像素在光學上是平坦之優點的矽底板。此對於相位調變裝置特別重要。

僅藉助於範例，在下文參考圖3描述合適之LCOS SLM。使用單晶體矽基板302形成LCOS裝置。其具有由間隙301a間隔開，安排於基板之上部表面上的正方形平面鋁電極301之2D陣列。電極301中之各者可經由埋於基板302中之電路系統302a定址。電極中之各者形成各別平面鏡面。對準層303安置於電極之陣列上，且液晶層304安置於對準層303上。第二對準層305安置於玻璃之例如平面透明層306上。例如為ITO之單個透明電極307安置於透明層306與第二對準層305之間。

正方形電極301中之各者與透明電極307之上覆區及介入之液晶材料一起界定可控制相位調變元件308，其常常被稱作像素。考慮像素301a之間的空間，有效像素區域或填充因數為光活性之總像素之百分比。藉由控制相對於透明電極307施加至各電極301之電壓，各別相位調變元件之液晶材料之屬性可變化，從而為入射於其上之光提供可變延遲。效應為向波前提供僅相位調變，亦即不發生振幅效應。

所描述LCOS SLM以反射方式輸出經空間調變光。反射LCOS SLM具有信號線、閘極線及電晶體在成鏡像表面下方之優點，此產生高填充因數（通常大於90%）及高解析度。使用反射LCOS空間光調變器之另一優點在於與在使用透射裝置之情況下所需的厚度相比，液晶層可為該厚度的一半。此極大地提高了液晶之切換速度（移動視訊影像之投影的關鍵優點）。然而，本揭露之教示內容可同樣使用透射LCOS SLM來實施。 使用小顯示裝置及長檢視距離之影像投影

本揭示關於影像投影，其中顯示裝置與檢視者之間的間隔遠大於顯示裝置之大小。檢視距離（亦即，檢視者與顯示裝置之間的距離）可比顯示裝置之大小大至少一數量級。檢視距離可比顯示裝置之大小大至少兩個數量級。舉例而言，顯示裝置之像素區域可為10 mm × 10 mm且檢視距離可為1 m。由系統投影之影像形成於與顯示裝置空間上分離之顯示平面上。

根據本揭示，影像藉由全像投影來形成。全像圖顯示於顯示裝置上。全像圖由光源（圖中未示）照射，且在與全像圖空間上分離之顯示平面上感知到影像。影像可為真實或虛擬的。出於在以下進行解釋之目的，考慮形成於顯示裝置上游之虛擬影像是有幫助的。亦即，在顯示裝置後方出現。然而，影像為虛擬影像並非必需的，且本揭示同樣適用於形成於顯示裝置與檢視系統之間的真實影像。

顯示裝置包含顯示全像圖之像素。顯示裝置之像素結構為繞射的。全像影像之大小因此由繞射規則控管。下文參考圖4來解釋顯示裝置之繞射性質之結果。

圖4展示像素化顯示裝置402，其經安排以顯示在顯示裝置402上游形成虛擬影像401之全像圖。顯示裝置之繞射角q判定虛擬影像401之大小。虛擬影像401、顯示裝置402及檢視系統405安排於光軸Ax上。

檢視系統405具有入射孔徑404及檢視平面406。檢視系統405可為人眼。入射孔徑404可因此為眼睛瞳孔，且檢視平面406可為眼睛之視網膜。

藉由影像之全像圖（而非影像自身）來調變在顯示裝置402與檢視系統405之間行進之光。然而，圖4說明全像圖如何按角度劃分虛擬影像內容。各所說明光線集束與虛擬影像401之不同部分相關。更特定言之，各光線集束中之光由具有關於虛擬影像之一部分的資訊之全像圖進行編碼。圖4展示五個範例射線集束，其各自藉由與光軸Ax之各別角度界定特徵，且各自表示虛擬影像之各別部分。在此範例中，光集束中之一者穿過瞳孔404且其他四個光集束被瞳孔404阻擋。再次，五個不同射線集束對應於虛擬影像401之五個不同部分。按角度有效地劃分虛擬影像之完整影像內容。沿著光軸Ax行進之光集束攜載影像資訊之中心部分，亦即，與影像之中心相關的資訊。其他光集束攜載影像資訊之其他部分。展示於光錐之端部處的兩個光集束攜載影像資訊之邊緣部分。此按角度劃分影像資訊之結果為：並非所有影像內容均可在給定檢視位置處穿過檢視系統之入射孔徑404。換言之，並非所有影像內容均被眼睛接收。在圖4之範例中，所說明之五個光集束中之僅一者在任何檢視位置處穿過瞳孔404。讀者應理解，僅藉助於範例展示五個光集束，且所描述之程序不限於將虛擬影像之影像資訊劃分成僅五個光集束。

在此範例中，影像資訊之中心部分被眼睛接收。影像資訊之邊緣部分被眼睛之瞳孔阻擋。讀者將理解，若檢視者向上或向下移動，則不同光集束可被眼睛接收，且例如影像資訊之中心部分可被阻斷。因此，檢視者僅看到完整影像之一部分。影像資訊之其餘部分被入射瞳孔阻擋。檢視者之視圖嚴重受限，此是因為其通過顯示裝置自身之小孔徑有效地觀察影像。

總而言之，光在來自顯示裝置之繞射角範圍內傳播。在1 m檢視距離處，針對給定眼睛位置，僅來自顯示裝置之小角度範圍可傳播通過眼睛瞳孔以在視網膜處形成影像。虛擬影像中唯一可見之部分為落入圖4中所展示之穿過入射孔徑之小角度範圍內的部分。因此，視野極小，且特定角度範圍很大程度上取決於眼睛位置。

參考圖4所解釋之小視野及對眼睛位置敏感的問題為顯示裝置之大檢視距離及小孔徑的結果。參考圖5至圖7進一步解釋檢視距離之重要性。

圖5A展示顯示裝置502，其經安排以顯示全像圖且將根據全像圖調變之光傳播至包含入射孔徑504及檢視平面506之檢視系統。虛擬影像501在無窮遠處，且因此準直在虛擬影像與顯示裝置之間追蹤的射線。圖5A之下部部分展示檢視系統之放大視圖。此圖式為示意性的，且因此未展示眼睛之生理細節。在實踐中，當然，存在經安排以照射顯示裝置502之光源（圖5A中未展示）。

圖5A僅展示可傳播通過孔徑504之彼等光線；省略無法穿過孔徑504之任何其他射線。然而，在實踐中，彼等其他射線亦將從顯示裝置502傳播。在圖5A中，顯示裝置與檢視平面之間的距離足夠小，使得來自顯示裝置之全部繞射角可在視網膜上形成影像。從虛擬影像展示之所有光傳播路徑均穿過入射孔徑。因此，虛擬影像上之所有點均被映射至視網膜上，且所有影像內容均被遞送至檢視平面。因此，所感知影像之視野為最大值。在最佳位置處，視野等於顯示裝置之繞射角。引起關注地，視網膜上之不同影像點是由從顯示裝置502上之不同區域傳播之光形成，例如，最靠近圖5A之頂部的影像點是由僅從顯示裝置之下部部分傳播之光形成。從顯示裝置之其他區域傳播的光並不促成此影像點。

圖5B展示隨著檢視距離增加而出現的情形。

更詳細地，圖5B展示顯示裝置502'，其經安排以顯示全像圖且將根據全像圖調變之光傳播至包含入射孔徑504'及檢視平面506'之檢視系統。虛擬影像501'在無窮遠處，且因此準直在虛擬影像501'與顯示裝置502'之間追蹤的射線。圖5B之下部部分展示檢視系統之放大視圖。此圖式為示意性的，且因此未展示眼睛之生理細節。在實踐中，當然，存在經安排以照射顯示裝置502'之光源（圖5B中未展示）。

圖5B僅展示可傳播通過孔徑504'之彼等光線。在圖5B之較大檢視距離處，射線集束中之一些被入射孔徑504'阻擋。特定言之，與虛擬影像之邊緣部分相關聯的射線集束被入射瞳孔504'阻擋。因此，完整虛擬影像不可見且虛擬影像中可見之部分很大程度上取決於眼睛位置。因此，顯示裝置與檢視系統之間的較大距離由於顯示裝置之大小較小而存在問題。

圖6A展示包含顯示裝置602之經改良系統，該顯示裝置朝向包含入射孔徑604及檢視平面606之檢視系統傳播已由顯示於顯示裝置602上之全像圖編碼的光。在實踐中，當然，存在經安排以照射顯示裝置602之光源（圖中未示）。經改良系統進一步包含定位於顯示裝置602與入射孔徑604之間的波導608。圖6A之下部部分展示入射瞳孔604及檢視平面606之放大視圖。此圖式為示意性的，且因此未展示眼睛之生理細節。

圖6A之檢視距離與圖5B之檢視距離相同。然而，在圖5B中被阻擋之射線集束有效地由波導608恢復，使得完整影像資訊被檢視系統接收，而不管較長檢視距離。

波導608之存在使得來自顯示裝置602之所有角度內容均能夠被眼睛接收，甚至在此相對較大投影距離處亦如此。此是因為波導608以熟知且因此在本文中僅簡單地描述之方式充當光瞳擴展器。

簡言之，波導608包含實質上細長的構造。在此範例中，其包含折射材料之光學板，但其他類型之波導亦為熟知的且可被使用。波導608經定位以便與從顯示裝置602投影之光錐相交，例如以傾斜角相交。波導608之大小、部位及位置經配置以確保來自光錐內之五個射線集束中之各者之光進入波導608。來自光錐之光經由其第一平面表面610（最接近顯示裝置602定位）進入波導608，且在經由其實質上與第一表面610相對之第二平面表面612（最接近眼睛定位）發射之前至少部分地沿著波導608之長度導引。如將很好地理解，第二平面表面612為部分反射、部分透射的。換言之，當各光線在波導608內從波導608之第一平面表面610行進至第二平面表面612時，光中之一些將透射出波導608，且一些將由第二平面表面612朝向第一平面表面610反射回去。第一平面表面610為反射的，使得從波導608內射向該第一平面表面之所有光均將朝向第二平面表面612反射回去。因此，光中之一些在透射之前可僅在波導608之兩個平面表面610、612之間折射，而其他光可被反射，且因此在透射之前可在波導608之平面表面610、612之間經歷一或多次反射（或『反彈』）。波導608之淨效應因此在於光之透射跨波導608之第二平面表面612上的多個位置有效地擴展。與不存在波導608之情況相比，由顯示裝置602輸出之所有角度內容可因此存在於顯示平面上之更多數目個位置處（且存在於孔徑平面上之更多數目個位置處）。此意謂來自各射線集束之光可進入入射孔徑604且促成由檢視平面606形成之影像，而不管相對較大之投影距離。換言之，來自顯示裝置602之所有角度內容均可被眼睛接收。因此，利用顯示裝置602之全繞射角，且針對使用者最大化檢視窗。又，此意謂所有光線均促成所感知虛擬影像601。

圖6B展示促成形成於圖6A中之虛擬影像601內之五個各別影像點的五個射線集束中之各者的個別光學路徑，其自上而下分別標記為R1至R5。如其中可見，R1及R2中之各者的光僅被折射且接著由波導608透射。另一方面，R4之光在透射之前遇到單次反彈。R3之光包含來自顯示裝置602之在透射之前僅由波導608折射之對應第一部分的一些光，及來自顯示裝置602之在透射之前遇到單次反彈的不同的第二對應部分之一些光。類似地，R5之光包含來自顯示裝置602之在透射之前遇到單次反彈之對應第一部分的一些光，及來自顯示裝置602之在透射之前遇到兩次反彈的第二不同對應部分之一些光。對於R3及R5中之各者，LCOS之兩個不同部分傳播對應於虛擬影像之彼部分的光。

本發明人已認識到，來自虛擬影像601之不同部分（亦即，不同虛擬影像點）之光沿著不同光學路徑通過該系統。在由圖7A及圖7B所說明之具體實例中，本發明人對該系統進行配置，使得簡言之，（i）虛擬影像包含複數個離散虛擬影像分量或區域，且（ii）各虛擬影像分量之光與波導708內之不同數目次反彈/反射相關聯。

圖7A展示包含八個影像區域/分量V1至V8的用於投影之影像752。圖7A僅藉助於範例展示八個影像分量，且可將影像752劃分成任何數目個分量。圖7A亦展示可重建構影像752之經編碼光圖案754——例如在藉由合適之檢視系統之透鏡變換時。經編碼光圖案754包含對應於第一至第八影像分量/區域V1至V8之第一至第八子全像圖或分量H1至H8。圖7A進一步展示根據本揭示計算之全像圖如何按角度有效地分解影像內容。因此，全像圖可由其執行之光的輸送界定特徵。此說明於圖7B中。特定言之，根據本揭示之全像圖將光引導至複數個離散區域中。離散區域在所展示之範例中為圓盤，但可設想其他形狀。在傳播通過波導之後，最佳圓盤之大小及形狀可與檢視系統之入射瞳孔的大小及形狀相關。光之此輸送僅歸因於判定本文中所揭示之全像圖的特定方法而出現。

圖7C展示根據圖7A及圖7B中所說明之辨識的經改良檢視系統700。GB2108456.1描述用於導出資料結構（如其圖13及圖14中所展示）之方法，該資料結構可應用於由圖7A及圖7B所說明之方案。

檢視系統700包含顯示裝置，其在此安排中包含LCOS 702。LCOS 702經安排以顯示包含全像圖之調變圖案（或「繞射圖案」），且朝向眼睛705投影已以全像方式編碼之光，該眼睛包含充當孔徑704之瞳孔、晶狀體709及充當檢視平面之視網膜（圖中未示）。存在經安排以照射LCOS 702之光源（圖中未示）。眼睛705之晶狀體709執行全像圖至影像之變換。

檢視系統700進一步包含定位於LCOS 702與眼睛705之間的波導708。圖7C中之投影距離可相對較大。然而，如關於先前圖式所描述，波導708之存在使得來自LCOS 702之所有角度內容均能夠被眼睛705接收，甚至在此相對較大之投影距離處亦如此。此是因為波導708以已在上文所描述之方式充當光瞳擴展器。

另外，在此安排中，當LCOS 702已根據本文中所描述之方法進行編碼時，波導708可相對於LCOS 702以一角度定向，以便建立來自LCOS 702之光與檢視者將感知到的虛擬影像之間的獨特關係。波導708之大小、位置及位置經配置以確保來自虛擬影像之各部分的光進入波導708且沿著其細長軸線導引，從而在波導708之實質上平面表面之間反彈。每當光到達第二平面表面（最接近眼睛705）時，一些光被透射且一些光被反射。

圖7C展示沿著波導702之長度的總共九個「反彈」點B0至B8。讀者將注意到影像752之中心保持空白。圖7C展示波導內之第零至第九光「反彈」或反射點B0至B8。應理解，反射點B0至B8亦為透射點。儘管與影像之所有點（V1至V8）相關的光在各「反彈」處均從波導708之第二平面表面透射出波導，但僅來自影像之角度部分中之一者的光（例如V1至V8中之一者的光）具有使其能夠從各各別「反彈點」B0至B8到達眼睛705之軌跡。此外，來自影像之不同角度部分V1至V8的光從各各別「反彈」點到達眼睛705。圖7C展示在各「反彈」點（由在各透射點處之複數個短箭頭描繪）處發射的來自所有不同角度內容之光，但接著僅展示將實際上到達眼睛705（且因此將促成檢視者將感知到的虛擬影像之各別部分）之各別角度內容從波導之彼各別部分至眼睛705的光學路徑。舉例而言，對於第零反彈B0，由波導708透射之光僅被折射且在其中不經歷任何反射。第八子全像圖H8之光從第零反彈B0到達眼睛。對於下一反彈B1，由波導702透射之光在透射之前在其中經歷一次反彈。來自第七全像圖H7之光從下一反彈B1到達眼睛。此依序繼續，直至在最後反彈B8處由波導708透射之光在被透射且到達眼睛705之前已經歷八次反彈，且包含根據第一全像圖H1編碼之光。

在圖7A至圖7C中所展示之範例中，僅一個影像區域之光從各彈跳點到達眼睛。因此在如本文中所描述判定全像圖時，建立虛擬影像之區域與波導上與其相關聯之反彈點之間的空間相關性。在一些其他範例中，可存在相對較小之重疊，使得影像之一個區來自兩個鄰近透射點，且因此包含於從波導朝向檢視平面傳播之光的兩個鄰近圓盤內。

因此，由本發明人進行之辨識及本文中及共同待決的GB2108456.1中所描述之方法及安排可使得能夠產生包含全像圖之繞射圖案（或「光調變圖案」），當顯示於LCOS或其他合適之顯示裝置上時，該繞射圖案可使得光能夠在光之複數個『圓盤』或射線集束中有效地從其發射，這些複數個圓盤或射線集束中之各者對應於（更特定言之，編碼）對應虛擬影像之不同各別部分。

因此，本文中描述經改良方法及安排，這些方法及安排使得全像圖能夠被計算，且以使得影像能夠在顯示裝置由合適光源照射時由檢視者看到之方式顯示於合適顯示裝置上。使用GB2108456.1中所描述之方法，檢視者看到之影像可不含重像且可藉由光之貢獻變得更亮，該貢獻通常將促成雙重影像，而非促成單一主影像。

本文中所描述之經改良方法及安排可實施於各種不同應用及檢視系統中。舉例而言，其可實施於抬頭顯示器（HUD）中。在對其中形成有虛擬影像之許多習知HUD的改良中，本文中所描述之經改良方法及安排可經實施以用於在有限影像距離處創建虛擬影像，同時仍消除雙重影像，這些影像距離可藉由合適控制器來選擇及調諧。

儘管本文中已論述需要眼睛來變換所接收調變光以便形成所感知影像之虛擬影像，但本文中所描述之經改良方法及安排可應用於真實影像。 波導孔徑

儘管以上圖式已展示單隻眼睛或單一「開口」或「入射瞳孔」，但本文中所描述之所有安排及方法可適用於具有多個入射瞳孔之檢視系統，例如且最常可適用於諸如具有兩隻眼睛之人類檢視者的雙眼檢視系統。

本發明人已認識到，當如上文所描述計算目標影像之全像圖（其包括根據檢視系統之入射瞳孔約束全像圖）時，應在檢視系統具有多個入射瞳孔時（例如，當檢視者藉由兩隻眼睛檢視以全像方式重建構之影像時）考慮可能效應。在具體實例中，全像圖可根據多個入射瞳孔中之一個入射瞳孔而受約束，但影像中之一些或全部亦可對多個入射瞳孔中之一或多個其他入射瞳孔可見。在具體實例中，全像圖可根據多個入射瞳孔中之兩個或更多個入射瞳孔而受約束。舉例而言，可計算兩個子全像圖且將其組合（例如，求和）成用於在顯示裝置上顯示之單一全像圖，這些子全像圖中之各者根據不同各別入射瞳孔而受約束。舉例而言，可根據各別左眼影像及右眼影像來計算左眼全像圖及右眼全像圖，其中在計算期間根據檢視者之左眼的入射瞳孔約束左眼全像圖，且在計算期間根據檢視者之右眼的入射瞳孔約束右眼全像圖。在具體實例中，各自根據多個入射瞳孔中之不同各別入射瞳孔約束的兩個或更多個全像圖可彼此交錯。換言之，兩個全像圖可快速連續地交替顯示，使得檢視者感知到兩個對應影像是實質上同時形成的。

本發明人已認識到，額外導引或控制可應用於從所顯示全像圖朝向檢視系統傳播之光，以便使其更適合於被彼檢視系統之多個入射瞳孔接收。

如上文詳細地描述，當根據所描述方法來計算全像圖且藉由諸如圖7C中所展示之系統的系統進行顯示及傳播時，在各透射點（或諸如如圖7C中所展示之B0至B8的「反彈點」）處，與影像之所有點（V1至V8）相關之光被透射出波導。圖7A中之影像752之中間區為空白的，且因此在圖7B中未展示或未標記與影像之中間相關聯之全像圖通道。因此，在圖7C中，與透射點B4相關聯之光學路徑可不將任何影像內容遞送至檢視系統。然而，對於單一入射瞳孔檢視系統，僅來自影像之一個角度部分的光（例如，V1至V8中之各者之各別角度部分之光）具有使其能夠從各各別「反彈」點B0至B8到達眼睛705之軌跡。此外，來自影像之不同角度部分V1至V8的光從各各別「反彈」點到達眼睛705。因此，在圖7C中，單一入射瞳孔704經展示為接收影像之所有角度內容，但其中影像之各角度部分來自波導708上之不同各別反彈點。然而，本發明人已認識到，若檢視系統具有兩個或更多個入射瞳孔，則存在來自影像之相同角度部分的光將同時到達兩個入射瞳孔的風險，此是因為影像之所有角度部分在波導上之各反彈點處發射。舉例而言，當檢視系統為人類且多個入射瞳孔包含兩隻眼睛時，右眼可經由在第一數目次反彈B _y之後從波導發射之光路徑接收包含特定角度內容V _x之光，且左眼可經由在第二不同數目次反彈B _z之後從波導發射之光路徑同時（或實質上同時，在給定光速之情況下）接收相同角度內容V _x。此可導致混淆，此是因為人類大腦及實際上與任何非人類檢視系統相關聯之處理器並不期望同時在空間上彼此分離之兩個入射瞳孔處接收處於相同角度之影像之相同部分（亦即，相同影像內容）。替代地，大腦（或其他處理器）將期望來自影像之單一點或單一部分之光以不同各別角度由兩個（或更多個）入射瞳孔接收。

圖8說明本發明人已解決之上述問題。圖8展示顯示已根據GB2108456.1中所描述之方法計算之全像圖之顯示裝置802。

顯示裝置802由光源（圖中未示）照射。光由所顯示全像圖空間調變且朝向波導804傳播。如關於前述圖式詳細描述，光在波導804內折射。在折射之後，光之一些在第一透射點（或「反彈點」）處朝向檢視者發射，且光之其他部分在透射之前在波導804內內部反射（或「反彈」），其中光之各別部分沿著波導804之長度在不同各別透射點（或「反彈點」）處朝向檢視者發射。

圖8僅展示由所顯示全像圖表示之影像之一個部分（V _x）之光的光學路徑810。在實踐中，影像之其他部分的光將亦從波導朝向檢視者透射，但為了易於理解，已從圖8省略這些光。應瞭解，影像之其他角度部分之光將沿著波導804上之反彈點與檢視者之間的不同各別光學路徑，且影像之各（亦即，每一）角度部分之光將在波導上之各（亦即，每一）反彈點處朝向檢視者發射。

圖8展示指示檢視者之眼睛之瞳孔所在之平面的入射瞳孔平面812，及指示檢視者之眼睛之視網膜上之形成影像所在之平面的影像顯示平面814。圖8亦展示指示光學路徑810中之哪一者正朝向檢視者之右眼行進且將從檢視者之右眼的入射瞳孔進入之第一標記808，及指示光學路徑810中之哪一者正朝向檢視者之左眼行進且將從檢視者之左眼的入射瞳孔進入之第二標記806。如可見，各眼睛將僅接收多個光學路徑810中之一個光學路徑的光，且各眼睛將經由不同於各別其他光學路徑之光學路徑810接收光，此是因為檢視者之眼睛在空間上彼此分離。然而，如上文所描述，圖8中所展示之所有光學路徑包含影像之相同（亦即，共同）部分的光。因此，兩隻眼睛將以相同入射角接收相同影像內容，儘管經由不同各別光學路徑。本發明人已認識到，此可引起混淆且可削減檢視者感知到之影像的清晰度。本發明人已解決此潛在問題，如將從以下描述理解。此外，儘管圖8中僅展示影像之一個角度部分之光的光學路徑，但影像之一或多個其他角度部分之光亦有可能以類似方式被檢視者之左眼及右眼兩者同時接收。

圖9展示包括波導904及檢視系統910的顯示系統或光引擎，該檢視系統包含兩個入射瞳孔。在此範例中，檢視系統910為人類檢視者，且兩個入射瞳孔分別為檢視者之左眼906及右眼908之部分，然而，此應被視為非限制性的，且本揭示亦應用於其他類型之檢視系統。已從圖9省略顯示系統之其他部分。波導904具有（實質上）中心點902，其界定於其更接近檢視系統910之較大面上，其中定義「沿著波導之位置」（P _WG）在彼中心點902處等於零（P _WG= 0）。光軸由實質上水平之虛線表示，從中心點902延伸（在此範例中，在「z」方向上）至檢視系統910。「x」軸由實質上垂直線定義，從中心點902延伸，實質上垂直於光軸。波導904經安排以與x軸成角度「α」。在此範例中，檢視者之眼睛之瞳孔所在之入射瞳孔平面實質上平行於x軸，這些瞳孔在該入射瞳孔平面上在空間上彼此分離。然而，本揭示不限於圖9之安排，亦不限於其中任何特徵之相對位置。舉例而言，在實踐中，檢視者之眼睛可不精確地定位於垂直於從波導朝向檢視器延伸之光軸的共同入射瞳孔平面上。在給定時間之情況下，檢視者之眼睛的部位可藉由包含於顯示系統內或與顯示系統通信之處理器來計算或以其他方式獲得。舉例而言，可採用任何合適之眼睛追蹤方法。

波導904之彼面上之其他點的「沿著波導之位置」（P _WG）可根據其相對於中心點902之位置來定義。藉助於非限制性範例，如由圖9中之檢視者910所見，定位於中心點902之右側的任何點可被指派正（+）P _WG值，其中P _WG之量值由中心點902與另一點之間的沿著波導之面的距離界定。相反，如由圖9中之檢視者910所見，定位於中心點902之左側的任何點可被指派負（-）P _WG值，其中P _WG之量值再次由中心點902與另一點之間的沿著波導之面的距離界定。在中心點902與入射瞳孔平面之間界定實質上平行於光軸之距離「D」。與檢視者之眼睛的入射瞳孔之大小相比及/或與顯示待由檢視系統910檢視之影像的全像圖的顯示裝置（圖中未示）的大小相比，距離「D」可相對較大。舉例而言，距離「D」可大致為1000毫米（1000 mm）。

可見，檢視者之眼睛906、908自然地在空間上彼此分離。檢視者之眼睛的入射瞳孔之間的間隔可稱為「瞳孔間距離」（inter-pupil distance；IPD）。在圖9中所展示之範例中，右眼908之入射瞳孔在正（+）方向上沿著x軸從光軸與入射瞳孔平面之相交點移位，而左眼906之入射瞳孔在負（-）方向上沿著x軸從光軸與入射瞳孔平面之相交點移位。又，此僅為一個範例且為非限制性的。本發明人已認識到，可提供控制以使得可考慮到檢視者之兩隻眼睛的不同各別位置（及對應地，任何多入射瞳孔檢視系統內之兩個或更多個入射瞳孔的不同各別位置），以確保兩隻眼睛實質上不在相同時間接收影像之部分。作為提醒，根本揭示之特定類型之全像圖按角度有效地劃分或分離影像內容（儘管在全像圖域中）。

圖10包含說明由本發明人進行之辨識的曲線圖，適用於顯示系統或光引擎，諸如本文中圖7C、圖8或圖9中所展示之顯示系統或光引擎。曲線圖展示波導之較大面上之點的沿著波導之位置（P _WG）與從各眼睛至波導上之點的角度之間的關係，該較大面面向檢視者或檢視系統。在具體實例中，波導相對於顯示裝置（亦即，全像圖）及/或檢視系統之檢視或入射瞳孔平面傾斜。

圖10中之曲線圖展示兩條線：一條線1006用於檢視系統之第一入射瞳孔，諸如檢視者之左眼，且另一條線1008用於檢視系統之第二不同入射瞳孔，諸如檢視者之右眼。如可見，對於光之任何給定角度θ，存在沿著波導之第一位置P _WG1，從該位置發射光以便到達左眼。對於光之彼相同角度θ，存在沿著波導之第二不同位置P _WG2，從該位置發射光以便到達右眼。因此，兩隻眼睛將在實質上相同時間但從波導之不同部分接收相同影像內容（亦即光之角度）。此是由本發明人解決之問題的原因。

對應於影像之不同各別部分的所有射線（或射線集束）從波導上之多個部位（亦即，從多個「反彈點」）發射。因此，若從波導從不同各別位置但以相同角度發射之經空間調變光之兩個或更多個射線實質上同時進入入射瞳孔，則由兩個入射瞳孔（例如，由檢視者之兩隻眼睛）接收到之影像內容將相同。此可導致檢視者混淆且可能降低檢視者看到或感知到之影像的品質。

本發明人因此已認識到，根據具體實例，應控制由多入射瞳孔檢視系統之各入射瞳孔接收到的光。舉例而言，由多入射瞳孔檢視系統之兩個或更多個入射瞳孔同時接收處於相同角度之具有相同影像內容之光的情況應減少且至少在一些情況下應消除。此外，本發明人已認識到，至少在一些情況下應防止多入射瞳孔檢視系統之兩個或更多個入射瞳孔均同時接收具有相同影像內容之光（亦即處於相同特定角度範圍內之光）。將關於圖11理解本發明人之解決方案，其亦展示表示分別由根據範例之檢視者的左眼及右眼接收到之光的第一條線1106及第二條線1108。

歸因於根據本揭示所採用之全像圖之特定類型，圖11中之各角度對應於影像之不同部分。總而言之，發明人從此光學幾何結構之分析識別到：可識別波導之複數個角度範圍或「區帶」（亦即子區域），其中僅眼睛中之一者將接收到對應影像內容。舉例而言，在波導之區帶2中，由左眼可接收到之光的角度範圍與由右眼可接受到之光的角度範圍不重疊。在任何區帶中，由一隻眼睛可接受到之最大角度小於由另一隻眼睛可接受到之最小角度，使得不存在重疊。但這些區帶無縫地連接，使得所有影像內容（亦即所有角度）均被遞送至檢視系統。以另一方式觀察，將與圖11中之區帶2相關聯之角度範圍從與波導之第二子區域（亦即P _WG之第二範圍）不重疊（但無縫連接）的波導之第一子區域遞送至第一隻眼睛（亦即P _WG之第一範圍），該第二子區域將相同角度內容遞送至第二隻眼睛。第一子區域之末端（例如第一隻眼睛之P _WG的上限）緊鄰（亦即無縫連接至）第二子區域之起始（例如另一隻眼睛之P _WG的下限），或反之亦然。簡而言之，由於系統之幾何結構及全像圖之性質，本發明人識別到：存在波導之複數個區帶（亦即子區域），其中兩隻眼睛將從該複數個區帶接收到用影像之不同（及關鍵地，不重疊）部分編碼的光。所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，參考圖11所描述之方法近似於複雜光學系統，且例如入射瞳孔之有限大小仍可允許眼睛之間的角度內容之一些串擾。然而，本發明人已發現，此方法在識別顯著地減少兩隻眼睛之間的串擾同時仍將完整影像內容遞送至兩隻眼睛的光阻擋配置方面高度有效。

更詳細地，圖11藉助於範例展示4個不同區帶，其中各區帶（區帶1、區帶2、區帶3、區帶4）界定將從波導朝向檢視者發射之光的不同各別角度範圍。各區帶（區帶1、區帶2、區帶3、區帶4）對應於不同各別角度通道且因此對應於不同各別影像內容。換言之，歸因於已計算全像圖之唯一方式，各區帶表示影像之不同各別部分，且因此據稱對應於不同影像內容。這些區帶彼此相鄰且彼此連續，使得在組合時，其覆蓋構成影像之全部角度範圍，且因此組合以在接收到經空間調變光時為影像提供待由檢視者之大腦以全像方式重建構所必需的所有影像內容。讀者應瞭解，區帶之數目及位置為可變的，且圖11僅展示一個可能範例。

本發明人已認識到，對於影像之每一部分且因此對於各區帶，應較佳地僅允許光由一個入射瞳孔接收（亦即由檢視者之眼睛中之一者而非兩者接收），以免檢視者混淆。應注意，本發明人已在波導與檢視者之間的一或多個所選位置處設計控制裝置，以便確保來自影像之各部分（亦即各角度）的光在任何給定時間僅由檢視者之眼睛中之一者接收。控制裝置可包含一或多個開口或孔徑，及一或多個障壁或阻礙。控制裝置可稱為具有閉合部分及打開部分之「孔徑」或「波導孔徑」。波導孔徑可經配置以使得檢視者之第一隻眼睛接收到無法由第二隻眼睛接收到之角度內容，且反之亦然。控制裝置亦可實施為包含複數個元件之光快門裝置，該複數個元件形成可選擇性地打開或閉合之「快門」。

範例波導孔徑1100在圖11中、在第一相位1100A中及在第二相位1100B中展示。此等相位對應於如先前所描述之「配置」或「光阻擋配置」。本揭示不限於圖式中所展示之特定配置。此等僅為說明性範例。

波導孔徑1100展示為鄰近於圖11中之曲線圖，其類似於圖10中之曲線圖，從而展示波導孔徑1100將如何影響將經由波導以其他方式從全像圖之第1至區帶4朝向檢視者之眼睛傳播的光。各相位1100A、1100B表示可應用以確保在任何給定時間僅一隻眼睛接收到各區帶之光的一個可能配置。對於各相位1100A、1100B，波導孔徑1100包含「打開」部分及「閉合」部分，其中各部分對應於光可被發射之沿著波導之位置（P _WG）的範圍（以毫米mm為單位）。在實踐中，波導孔徑1100可實體地靠近波導定位，跨越波導與檢視者之間的光路徑而延伸，以選擇性地准許及阻擋某些光路徑，如下詳述。舉例而言，波導孔徑可直接位於波導之前方。在此安排中，波導孔徑可相對於入射瞳孔平面傾斜，例如，其可實質上平行於波導之細長面。然而，涵蓋波導孔徑之其他部位及位向，其將提供類似功能。

可提供對應於相位1100A抑或1100B之固定波導孔徑，其中固定波導孔徑定位於波導與檢視者之間以准許從沿著波導之某些位置（P _WG）發射之光到達檢視者且阻擋來自沿著波導之某些其他位置（P _WG）之光，如由圖11中所展示之打開（白色）及閉合（黑色）部分界定。可提供複數個不同的固定波導孔徑，其中複數個固定波導孔徑中之所選一者可在給定時間與波導一起安置，以在波導與檢視者之間提供對經空間調變光之所選控制。替代地，可提供可動態地重新配置之波導孔徑，其在第一相位1100A與第二相位1100B之間交替。藉由依次採用各相位，可更詳細地理解波導孔徑1100，如下：

對於第一相位1100A，在空間上將波導孔徑劃分成5個部分，各部分界定沿著波導之位置（P _WG）的範圍，其中這些部分交替地打開及閉合。更詳細地：第一打開部分1121在圖式之左手邊界定。應瞭解，諸如「左側」、「右側」等之位置術語僅用以輔助理解圖式中所展示且不應被視為限制性的範例。第一打開部分1121界定右眼接收到區帶4之光的沿著波導之位置（P _WG）的範圍。左眼不會接收到來自此位置範圍之任何光。從左向右移動，緊鄰第一打開部分1121的是第一閉合部分1122，其界定右眼可接收到區帶3之光的沿著波導之位置（P _WG）的範圍。然而，由於其為閉合部分1122，因此確保右眼將不會接收到來自區帶3之任何光。另外，第一閉合部分1122亦涵蓋左眼可接收到來自區帶4之光的位置範圍。然而，同樣，由於其為閉合部分1122，因此確保左眼將不會接收到來自區帶4之任何光。進一步向右移動，緊鄰第一閉合部分1122的是第二打開部分1123，其界定左眼接收到區帶3之光的沿著波導之位置（P _WG）的範圍。另外，沿著波導之位置的彼同一範圍為右眼接收到區帶2之光的範圍。進一步向右移動，緊鄰第二打開部分1123的是第二閉合部分1124，其界定左眼將接收到區帶2之光的沿著波導之位置（P _WG）的範圍。然而，由於其為閉合部分1124，因此確保左眼將不會接收到來自區帶2之任何光。另外，第二閉合部分1124亦涵蓋右眼將接收到來自區帶1之光的位置範圍。然而，由於其為閉合部分1124，因此確保右眼將不會接收到來自區帶1之任何光。最後，緊鄰第二閉合部分1124的是第三打開部分1125。其界定左眼接收到區帶1之光的沿著波導之位置（P _WG）的範圍。右眼不會接收到來自此位置範圍之任何光。因此，當波導孔徑處於由第一相位1100A表示之配置中時，准許來自各區帶之光進入一隻眼睛，且防止其進入各別另一隻眼睛。因此，避免了所接收影像內容之複製。

對於第二相位1100B，再次在空間上將波導孔徑劃分成5個部分，如第一相位1100A中之對應部分一樣，其界定沿著波導之位置（P _WG）的相同各別範圍，但在第二相位1100B中，在從左至右檢視時，這些部分交替地閉合及打開，如圖11中所界定。更詳細地：第一閉合部分1121'防止來自區帶4之光進入右眼。此不影響左眼，因為左眼不會接收到來自此位置範圍之任何光。向右移動，緊鄰第一閉合部分1121'的是第一打開部分1122'。其允許來自區帶4之光進入左眼且允許來自區帶3之光進入右眼。再次向右移動，緊鄰第一打開部分1122'的是第二閉合部分1123'。其防止來自區帶3之光進入左眼且防止來自區帶2之光進入右眼。再次向右移動，緊鄰第二閉合部分1123'的是第二打開部分1124'。其允許來自區帶2之光進入左眼且允許來自區帶1之光進入右眼。再次向右移動，緊鄰第二打開部分1124'的是第三閉合部分1125'。其防止來自區帶1之光進入左眼。因此，波導孔徑之兩個相位的功能在下文中概括於表1中。

僅藉助於範例，具體實例描述第一及第二孔徑配置相對（亦即，完美互補）之安排。控制裝置之相位完美互補並非是必需的。在此處所描述之其他具體實例中，使用更複雜之配置及相位，特別是在完全考慮各入射瞳孔之有限大小時。 表 1

波導孔徑相位	全像圖區帶	准許光通過之眼睛	准許光之波導孔徑部分	阻擋光通過之眼睛	阻擋光之波導孔徑部分
第一1100A	1	左	第三打開部分1125	右	第二閉合部分1124
第一1100A	2	右	第二打開部分1123	左	第二閉合部分1124
第一1100A	3	左	第二打開部分1123	右	第一閉合部分1122
第一1100A	4	右	第一打開部分1121	左	第一閉合部分1122
第二1100B	1	右	第二打開部分1124'	左	第三閉合部分1125'
第二1100B	2	左	第二打開部分1124'	右	第二閉合部分1123'
第二1100B	3	右	第一打開部分1122'	左	第二閉合部分1123'
第二1100B	4	左	第一打開部分1122'	右	第一閉合部分1121

計算全像圖以使得其按角度劃分目標影像之影像內容，如本文參考圖7A至圖7C所描述。可使用各種不同方法來計算此全像圖。一般而言，可據稱根據檢視系統之至少一個入射瞳孔來約束全像圖。全像圖之特徵化特徵為將影像內容角度劃分至通道中。根據具體實例，使用如上文所詳述之點雲方法來計算全像圖，該方法使用待產生之虛擬影像之個別虛擬影像點來計算全像圖。然而，僅藉助於範例描述此方法，且可使用計算藉由影像內容之角度通道界定特徵之全像圖的其他方法。在利用非限制性範例點雲方法之具體實例中，各虛擬影像點可對應於顯示裝置與檢視系統之入射瞳孔之間的光之一個光線角度。各虛擬影像點可被視為個別影像分量。在具體實例中，虛擬影像之區帶可包含單個虛擬影像點或複數個虛擬影像點。在具體實例中，兩個或更多個相鄰虛擬影像點可包含於虛擬影像之區帶內，其中彼區帶之角度範圍包含分別對應於該區帶內所包含之個別虛擬影像點的所有角度。

當檢視系統為具有兩隻眼睛之人類檢視者時，為了成功地控制到達檢視者（或檢視系統）之各眼睛（或入射瞳孔）的內容，其中各眼睛（或入射瞳孔）佔據不同的各別檢視位置，本文中所揭示之波導孔徑之各部分（亦即各區帶）界定可從各檢視位置（例如從各眼睛）接收到之最大光線角度及最小光線角度。為了避免接收到之全像圖內容在檢視位置之間（例如，在兩隻眼睛之間）重疊，對於各區帶，第一隻眼睛位置之最大光線角度小於第二隻眼睛位置之最小光線角度。若兩個檢視位置經配置以接收到來自兩個鄰近區帶之內容，則第一眼睛位置之最大光線角度實質上等於第二眼睛位置之最小光線角度。舉例而言，波導孔徑可經配置以使得第一檢視位置接收對應於高達且包括其最大光線角度（θ _max1）的角度範圍內之內容的經空間調變光，及第二檢視位置接收對應於上述但不等於θ _max1，高達第二眼睛位置之最大光線角度（θ _max2）的角度範圍內之內容的經空間調變光。

根據具體實例，針對其計算全像圖且根據本揭示以全像方式重建構之「目標影像」對於各眼睛是不同的。針對各眼睛單獨計算之對應於影像的全像圖可因此實際上各自為不同影像之全像圖。換言之，當從左眼之視角檢視時，針對左眼計算之全像圖為對應於影像之全像圖，且相反，當從右眼之視角檢視時，針對右眼之全像圖為對應於影像之全像圖。

因此，本發明人已認識到，包含於各區帶內之影像內容對於各眼睛（或對於任何其他多個孔徑檢視系統之各孔徑）可不同。因此，根據具體實例，本文中所揭示之波導孔徑可經配置以在窄時間窗內向各眼睛供應所有區帶之光，使得大腦（或與非人類檢視系統相關聯之處理器）感知到各眼睛實質上同時接收到其各別影像之所有全像圖內容。

根據具體實例，波導孔徑可以可動態地配置，及/或可提供超過一個波導孔徑、光快門裝置或其他控制裝置，其中合適驅動控制器（例如如下文所描述）可控制其不同各別配置之間的切換，及/或在動態基礎上控制不同控制裝置之間的切換。較佳地，此應極快速地進行，例如比人眼之典型整合時間更快。切換使得由處於兩個相位/配置之控制裝置發射之所有經空間調變光能夠在極短時間窗內被檢視者接收，使得檢視者感知到其已同時接收所有經空間調變光。

波導孔徑1100可經控制以在第一相位與第二相位之間快速地切換，例如比人眼之典型整合時間更快，使得檢視者在各相位中接收之各別影像內容彼此交錯，如GB2108456.1中所描述。因此，檢視者感知到其已藉由兩隻眼睛看到完整影像，這些眼睛各自根據其位置從其自有之唯一視角看。然而，檢視者不會感知到影像惡化，亦不會遇到任何混淆，實際上在兩隻眼睛處同時以相同角度接收共同或重疊影像內容將引起該混淆。因此，控制裝置結合如本文中所描述之所計算全像圖一起工作，以為檢視者產生清晰及精確的以全像方式建構之影像。此的確是簡單而又有效之方式。

本發明人發現，上文所描述之工作具體實例可藉由基於各入射瞳孔之中心的幾何形狀來充分判定。在於GB2108456.1中參考其圖26至圖30所描述之另一改良中，本發明人考慮入射瞳孔之有限大小。根據此等具體實例，進一步改良影像品質，且進一步減少或甚至消除複數個檢視系統之間的影像串擾。所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，下文所描述之方法可如何用於回應於例如眼睛或頭部位置及/或瞳孔大小之改變而即時動態地重新安排控制裝置及孔徑安排。由控制裝置提供之孔徑配置為可軟體重新配置的，且因此本文中所揭示之系統亦可回應於檢視系統之參數（諸如兩個檢視系統之間的間隔——例如人類檢視者之瞳孔間距離）而調整自身。

在一些具體實例中，對瞳孔直徑進行量測（例如藉由眼睛追蹤系統），且此量測用作快門之控制系統之部分。舉例而言，驅動者之瞳孔可以可顯著地變化。當環境光明亮時，瞳孔直徑將較小。本文中所揭示之系統之優點在於：在明亮條件下，當瞳孔直徑相對較小（例如2mm）時，需要較少「閉合」孔徑區域以消除眼睛串擾。此為有利的，因為其意謂總效率（朝向檢視者傳播之光的量）相對較高。因此，本揭示之快門系統與影像顯示器（特定言之車輛中的抬頭顯示器）之間存在極佳協同作用。

根據另外具體實例，可採用更複雜的光快門方案，其中快門區帶之大小可在動態快門之操作期間改變。此外，快門區帶之位置可在操作期間改變或重新配置。舉例而言，配置之快門區帶之邊界的位置可根據藉由眼睛追蹤裝置判定之眼睛位置（對應於幾何形狀所基於的各入射瞳孔之中心）而改變。可實施任何數目個不同快門方案，以確保影像之部分不由複數個檢視位置（例如眼睛位置）同時接收。又，此藉由確保來自波導光瞳擴展器之各光角度在任一時間僅到達一個檢視位置（例如，一隻眼睛）來達成。舉例而言，三個不同快門配置可在操作期間依序（例如循環）實施，如在共同待決之GB2108456.1中參考其圖28至圖30所描述。

基於此幾何形狀，本發明人已判定消除具有有限瞳孔大小之兩隻眼睛之間的串擾之動態快門方案。在此具體實例中，動態快門方案包含三個配置（相位或級別）。亦即，使用三個不同快門安排/圖案來重建構各全像圖。三個快門安排按時間順序形成。因此，可據稱不同安排是時間交錯的。然而，本揭示不限於三個不同快門安排，且任何數目個不同快門安排可構想為在本揭示之範圍內。

本文中所揭示之控制裝置可呈任何數目種不同形式。在一些具體實例中，如下文參考圖12及圖13所描述，控制裝置包含形成為諸如像素之複數個（諸如2D陣列）可個別控制之光接收/處理元件的光快門裝置。特定言之，光快門裝置可包含像素化液晶裝置或顯示器。在一些具體實例中，元件或像素可以連續群組操作以形成本文中所揭示之透射及非透射快門區帶。各像素群組可在第一光學模式（例如透射或光學透明）與第二光學模式（例如反射或光學吸收/不透明）之間切換。所屬技術領域中具有通常知識者熟悉可如何控制像素化顯示裝置，以便像素之群組或區帶之大小及位置可在操作中（諸如即時地）改變，各區帶對光具有不同回應。各區帶大於裝置之像素大小。因此，各區帶可包含複數個像素。所屬技術領域中具有通常知識者同樣熟悉諸如偏振器及波片之光學組件可如何結合像素化液晶裝置一起實施，以提供可重新配置之光快門裝置。僅藉助於範例，控制裝置可利用偏振選擇，但基於光之其他特徵化屬性之其他方案同樣可適用。在一些具體實例中，控制裝置包含像素化液晶顯示器，且視情況包含共同經配置以透射具有第一偏振之光且吸收或反射具有第二偏振之光的其他光學元件，視情況地，其中第一偏振及第二偏振是相對或互補的。為避免疑問，可取決於形成影像之光的特性（諸如偏振及波長）而使用任何數目個不同光學系統來形成控制裝置，且本揭示因此不受控制裝置之建構限制。因此，應理解，本文中所揭示之控制裝置由其功能性而非其結構界定。

控制裝置可動態地重新配置。在一些具體實例中，控制裝置經像素化。亦即，控制裝置包含可個別控制像素之陣列。各像素可包含例如可在透射狀態與非透射狀態之間配置的液晶。根據本揭示識別到的像素之邊緣與理想孔徑區帶邊緣之間的對準中之任何缺陷可藉由使過多抑或過少光通過進行處置。亦即，藉由在區帶配置中「打開」另一行像素或「閉合」多於一行像素。在包含三個或更多個配置之具體實例中（例如當充分考慮各入射瞳孔之有限大小時），控制裝置具有足夠的像素解析度或數目以使得可始終使介面處之像素阻擋光。

如上文所描述，諸如形成波導孔徑之光快門裝置的控制裝置需要在配置之間快速切換。此是因為，當其在配置之間進行轉變時，應關閉照射顯示裝置之光源以防止從波導不受控制地發射光。在實施用於照射顯示裝置之閘控雷射光源之具體實例中，期望在將已「關閉」雷射二極體以進行雷射閘控的時間內（亦即在顯示裝置之訊框更新期間）完全更新快門裝置。以此方式，用於照射顯示裝置之可允許雷射接通時間未減少。

本解釋提議經配置為複數個像素，諸如一維像素陣列之控制裝置，其中各像素形成用於沿著波導之長度選擇性地阻擋來自對應透射點的光之「快門」。因此，控制裝置稱為「光快門裝置」。在具體實例中，像素為可在兩種光學狀態下操作的液晶單元。在一種光學狀態下，液晶單元阻擋（例如，吸收或反射）來自波導上之對應位置（或區）的入射光，以便防止光透射。在另一光學狀態下，液晶單元為透明的，使得來自波導上之對應位置（或區）的入射光從其透射。如所屬技術領域中所熟知，光快門裝置之像素由驅動信號控制。在具體實例中，光快門裝置之所有像素由兩個驅動信號中之一者直接驅動，以用於將像素驅動至第一及第二光學狀態中之各別一者。

圖12展示用於切換包含形成像素之液晶單元之一維陣列的光快門裝置1200之配置的驅動方案。驅動電路包含複數個開關1210，其中各開關與光快門裝置之個別像素相關聯。應瞭解，在其他安排中，各開關可與可獨立控制之像素群組相關聯。各開關可選擇性地連接至第一驅動信號或第二驅動信號。在所說明安排中，第一驅動信號為「低」信號，其中開關連接至「低」電壓線或接地以用於將對應像素驅動至透明狀態（說明為白色/無陰影）以便「打開」快門，且第二驅動信號為「高」信號，其中開關連接至「高」高電壓線以用於將對應像素驅動至不透明或反射狀態（說明為黑色/陰影）以便「閉合」快門。其他安排是可能的且經涵蓋。

因此，在圖12之驅動方案中，在對應開關1210之控制下用「低」或「高」驅動信號直接地驅動光快門裝置1200之各像素。與被動驅動像素之驅動方案相比，直接驅動像素使透明狀態與不透明狀態之間的對比度最大化。此外，如本文中所揭示，獨立於其他像素驅動各像素使用於界定形成光快門裝置之不同「區帶」的像素群組之可撓性最大化。舉例而言，可能需要回應於檢視者之眼睛在眼動區內的眼睛位置之改變而改變區帶之間的邊界，該眼睛位置對應於幾何形狀所基於的各入射瞳孔之中心，如上文所描述。可使用如所屬技術領域中所熟知之眼睛追蹤裝置來追蹤檢視者之眼睛的位置。

在一些具體實例中，開關安排於光快門裝置之外部，諸如外部PCB上。在其他具體實例中，開關可實施為與光快門裝置之像素中之各者相關聯的像素電路之部分。舉例而言，開關可實施於各像素電路內，該像素電路整合於形成光快門裝置之薄膜電晶體液晶顯示器（thin film transistor liquid crystal display；TFT-LCD）裝置之基板上。

然而，對於一些液晶單元，諸如薄單元液晶裝置之像素，在從一個狀態至另一光學狀態之方向上切換的切換時間週期長於在另一方向上切換之切換時間週期。舉例而言，與當液晶單元「驅動」至其新狀態時相比，當液晶單元「鬆弛」至其新狀態時，切換時間週期較長。在具體實例中，從第二光學狀態（快門「閉合」）切換至第一光學狀態（快門「打開」）之時間週期長於從第一光學狀態（快門「打開」）切換至第二光學狀態（快門「閉合」）之時間週期，諸如當液晶單元「鬆弛」至透明/打開狀態但驅動至不透明/閉合狀態時。

如上文所描述，本揭示解決如下技術問題：當在一方向上切換，藉此液晶單元「鬆弛」至其新狀態時，光快門裝置之像素的切換時間週期對於應用需求而言過長，使得效能受損。

圖13展示根據具體實例之用於驅動光快門裝置1300之系統，其使得能夠更快速且高效地更新其配置。光快門裝置1300包含一維像素陣列，如上文參考圖12所描述。

系統包含驅動控制器1330、多工電路1320及切換電路1310，該系統可稱為「驅動電路」。切換電路1310包含複數個開關，諸如數位開關。在所說明安排中，切換電路之開關的數目與光快門裝置1300之像素的數目相同。切換電路1310之各開關的輸出連接至光快門裝置1300之對應像素，以便用「低」驅動信號或「高」驅動信號獨立地驅動像素。

驅動控制器1330經安排以控制藉由切換電路1310切換光快門裝置1300之像素，以便在更新循環期間改變其配置。驅動控制器1330將控制信號提供至切換電路1310以控制對待提供至各像素之經更新（高或低）驅動信號之選擇，及光快門裝置1300之各像素之更新時序、序列及次序。在所說明安排中，包含一或多個級別之多工器的多工電路1320用於將來自驅動控制器1330之控制信號依序路由至切換電路1310之複數個開關。所屬技術領域中具有通常知識者將瞭解，可使用其他安排來代替多工電路1320以進行信號路由。驅動控制器1330典型地經安排以接收來自顯示系統之輸入，以便在所需時間（例如在顯示裝置之訊框更新期間）針對各更新循環產生用於重新配置光快門裝置1300之所需控制信號。舉例而言，驅動控制器1330可從全像圖引擎或顯示裝置之顯示驅動器接收指示更新顯示裝置之訊框或子訊框之信號。另外或替代地，驅動控制器1330可從光源控制器接收指示何時接通及/或斷開光源之信號。驅動控制器1330可從外部處理器接收指示光快門裝置1300所需之經更新配置或配置改變的信號。替代地，驅動控制器1330自身可判定所需配置或配置改變。在後一種情況下，驅動控制器1330可從眼睛追蹤系統接收指示檢視者之眼睛位置的改變之信號，以便判定區帶之位置，如上文所描述。驅動控制器1330可實施為外部處理器或電路，諸如FPGA。

為了確保在更新循環期間切換光快門裝置1300之所有像素的總時間週期在所需時間週期內，諸如小於在顯示裝置之訊框更新期間斷開光源期間之時間週期，驅動控制器1300經安排以按最佳排序序列向複數個開關提供控制信號。特定言之，驅動控制器1330經安排以基於藉由配置更新來改變對應複數個像素之狀態而判定最佳化序列，該序列定義控制信號提供至複數個開關之次序。在具體實例中，驅動控制器1330識別待在花費較長時間在狀態之間完全切換的方向（例如像素「鬆弛」至新狀態之方向）上驅動的像素，且判定控制信號之序列以使得經識別像素在其他像素之前首先進行切換。典型地，對於與待首先切換之經識別像素（例如區帶）相關聯之開關，控制信號之序列使得驅動信號驅動光快門裝置1300之像素陣列的連續像素。因此，經識別像素（區帶）繼而從陣列之第一末端至陣列之第二末端依序驅動（亦即逐個）。一旦已驅動所有經識別像素，其他像素（區帶）便接著從陣列之第一末端至陣列之第二末端依序驅動（亦即逐個）。以此方式，將花費較長時間達到新穩定狀態之所有像素將在更新循環結束時完全切換。

在一些具體實例中，切換電路1310之複數個開關中之各者可包含數位開關，其具有連接至對應於高及低驅動信號之第一及第二電壓之輸入。各數位開關之控制輸入用於控制在由開關輸出之高驅動信號與低驅動信號之間進行選擇。因此，在此等具體實例中，依序接收控制信號作為至數位開關之控制輸入，以便控制高及低信號中之所需一者的輸出依序驅動其光快門裝置之各別像素。因此，各數位開關按順序一次一個地尋址。然而，由於總更新時間（用於驅動光快門裝置之所有像素以更新其配置的時間）有限，如上文所論述，因此將控制信號施加至各開關僅持續極短時間，之後在控制輸入處可能存在浮動電壓。特定言之，本發明人發現，當施加控制信號持續此短時間時，數位開關可能無法可靠地保持其狀態，以便將正確驅動電壓輸出至其各別像素。為了解決此問題，本發明人提議在驅動控制器1330/多工電路1320與切換電路1310之各數位開關之控制輸入之間的信號路徑中設置「取樣及保持」電容器。取樣及保持電容器使從驅動控制器1330/多工電路1320接收到之所施加控制信號之電壓保持較長時間週期，使得數位開關可靠地操作。

上文中所描述之範例不應被視為限制性的。舉例而言，檢視系統可具有超過兩個檢視孔徑或入射瞳孔。舉例而言，有可能將影像（及對應地，所計算全像圖及所得以全像方式重建構之影像）劃分成任何數目個區帶，且因此產生經空間調變光之任何數目個對應角度通道。舉例而言，控制裝置已描述為在第一相位與第二相位之間切換，但其可經配置以在超過兩個相位之間切換。舉例而言，控制可具有四個相位。根據一具體實例，控制裝置之相位（例如，各相位）可使得光能夠僅遞送至一隻眼睛（或檢視孔徑）。根據一具體實例，控制裝置之相位（例如，各相位）可使得光能夠僅遞送至超過一隻眼睛（或超過一個檢視孔徑）。

影像內容所針對之區帶數目及/或區帶大小對於各相位不必相同。換言之，與一些各別其他相位相比，控制裝置之一些相位可遞送更多影像內容。類似地，當控制裝置之多個相位彼此交錯時，兩隻眼睛不必在各相位或全部相位中接收與彼此相同之影像內容量。舉例而言，一隻眼睛看到比各別另一隻眼睛更多之影像內容是可能的，此取決於其相對位置及/或其他因素。

包含諸如如本文中所描述之波導孔徑的控制裝置之顯示系統可經配置以一個接一個地及/或在不同各別時間顯示複數個不同影像。因此，此系統內之顯示裝置可經配置以有時快速連續地顯示不同各別全像圖。不同影像可具有不同各別數目個區帶。此外，區帶之大小在不同各別影像之間可不同。類似地，一個影像之區帶之光線可由與第二不同影像之區帶之光線不同的各別角度界定。控制裝置可經配置以可動態地調適，以適應區帶之數目及/或大小的改變。換言之，控制裝置從打開改變為閉合（且反之亦然）的沿著波導之精確位置（P _WG）可能不固定。替代地，控制裝置可為可配置的，以動態地改變其從打開改變為閉合的沿著波導之位置（P _WG）。因此，由控制裝置提供之打開及閉合部分之總數目可變化。彼等部分中之一或多者之個別大小亦可變化。

該系統可經配置以顯示影像序列，諸如影像之視訊速率序列。各影像可對應於訊框速率為諸如50或60 Hz之訊框序列的訊框。各訊框可包含複數個子訊框。子訊框速率可為例如訊框速率之4或8倍。可針對各連續子訊框改變所顯示全像圖。各子訊框可被視為個別顯示事件。各子訊框可對應於影像或影像之至少一部分。儘管具體實例已展示在各顯示事件將光遞送至兩隻眼睛，但本揭示就此而言不受限制。舉例而言，光引擎可經配置以在每顯示事件將光遞送至僅一隻眼睛/入射瞳孔。波導孔徑之配置（亦即打開及閉合孔徑/開口之大小及/或分佈）可改變每一顯示事件或每一n個顯示事件，其中n為整數。同樣地，儘管所描述具體實例已展示鄰近影像內容在顯示事件期間遞送通過各孔徑/開口，但本揭示不限於此情形且遞送通過各孔徑之影像內容可不為鄰近影像內容。在一些具體實例中，每顯示事件/孔徑配置，將光之僅一個角度範圍遞送至一隻眼睛。在一些具體實例中，控制系統經配置以依次將光遞送至各眼睛/入射瞳孔。

如先前在本揭示中已描述，可針對檢視孔徑之特定大小及位置，例如針對檢視者之眼睛的入射瞳孔之特定大小及位置來計算目標影像之全像圖。若諸如入射瞳孔直徑或位置之約束改變，則可重新計算全像圖，即使待在彼時重建構之目標影像（且因此，檢視者將看到或感知到之影像內容）保持相同。各全像圖不必具有相同數目或大小之區帶，即使當兩個全像圖表示同一目標影像時。

諸如光快門裝置之控制裝置已特定地描述於「通道」全像圖之傳播之內容背景中。然而，應清楚的是，控制裝置之優點（特定言之，提供具有基於切換次序補償較慢狀態改變之快速更新時間的光控制裝置）亦可應用於其他內容背景中。 額外特徵

僅藉助於範例，具體實例涉及電啟動LCOS空間光調變器。本揭示之教示可同樣實施於能夠根據本揭示顯示電腦產生之全像圖的任何空間光調變器上，諸如任何電啟動SLM、光啟動SLM、數位微鏡裝置或微機電裝置。

在一些具體實例中，光源為諸如雷射二極體之雷射器。

本揭示之系統可用於提供經改良抬頭顯示器（HUD）或頭戴式顯示器。在一些具體實例中，提供一種車輛，其包含安裝在該車輛中以提供HUD之全像投影系統。車輛可為機動車輛，諸如汽車、卡車、廂式車、貨車、機車、火車、飛機、船或船舶。

實例描述用可見光照射SLM，但所屬技術領域中具有通常知識者應理解，光源及SLM可同樣用以引導紅外光或紫外光，例如如本文中所揭示。舉例而言，所屬技術領域中具有通常知識者將知道用於出於向使用者提供資訊之目的而將紅外光及紫外光轉換成可見光的技術。舉例而言，本揭示延伸至出於此目的而使用磷光體及/或量子點技術。

本文中所描述之方法及程序可具體實現於電腦可讀媒體上。術語「電腦可讀媒體」包括經安排以暫時或永久地儲存資料之媒體，諸如隨機存取記憶體（random-access memory；RAM）、唯讀記憶體（read-only memory；ROM）、緩衝記憶體、快閃記憶體及快取記憶體。亦應將術語「電腦可讀取媒體」視為包括能夠儲存供機器執行之指令的任何媒體或多個媒體之組合，使得指令在由一或多個處理器執行時致使機器整體或部分地執行本文中所描述之方法中的任何一或多者。

術語「電腦可讀取媒體」亦涵蓋基於雲端之儲存系統。術語「電腦可讀取媒體」包括但不限於呈固態記憶體晶片、光碟、磁碟或其任何合適組合之範例形式的一或多個有形及非暫時性資料儲存庫（例如資料卷）。在一些範例性具體實例中，用於執行之指令可由載體媒體傳達。此載波媒體之範例包括暫態媒體（例如，傳達指令之傳播信號）。

所屬技術領域中具有通常知識者將顯而易見，可在不脫離所附申請專利範圍之範圍的情況下進行各種修改及變化。本揭露覆蓋在所附申請專利範圍及其等效物之範圍內的所有修改及變化。

亦揭示以下經編號條項：

條項1.   一種光快門裝置，其包含： 複數個液晶單元，其中各液晶單元可回應於各別第一驅動信號或第二驅動信號而在第一光學狀態或第二光學狀態下操作； 驅動電路，其包含：複數個開關，其中各開關經安排以將各別第一驅動信號或第二驅動信號輸出至各別液晶單元；及驅動控制器，其經安排以在更新循環期間依序更新各開關之輸出； 其中驅動電路經安排以基於將在更新期間進行之對各別驅動信號之任何改變而判定開關在更新循環期間依序更新之次序。

條項2.   如條項1之裝置，其中液晶單元從第二光學狀態切換至第一光學狀態比從第一光學狀態切換至第二光學狀態花費更長時間，且驅動電路在更新循環期間經安排以在任何其他開關之前更新將從第二驅動信號改變為第一驅動信號之任何開關之輸出。

條項3.   如任一前述條項之裝置，其中驅動電路在更新循環期間經安排以在已更新將從第二驅動信號改變為第一驅動信號之所有開關之後，更新將從第一驅動信號改變為第二驅動信號之任何開關之輸出。

條項4.   如任一前述條項之裝置，其中複數個開關包含複數個數位開關，其中各數位開關包含經安排以接收第一驅動信號之第一輸入及經安排以接收第二驅動信號之第二輸入。

條項5.   如條項4之裝置，其進一步包含與各數位開關相關聯之電容器，其中各電容器經安排以在更新循環期間從驅動控制器接收信號及將控制輸入提供至各別數位開關，以將各別第一驅動信號或第二驅動信號選擇性地輸出至各別液晶單元，其中電容器經安排以在更新之間保持對數位開關之控制輸入。

條項6.   如任一前述條項之裝置，其中驅動電路進一步包含多工電路，其用於依序路由來自驅動控制器之控制信號以在更新循環期間更新開關中之各者的輸出。

條項7.   如任一前述條項之裝置，其中液晶單元以一維陣列安排。

條項8.   如任一前述條項之裝置，其經安排以限制從檢視平面可見的光學複製器之輸出面之面積，視情況地，其中光學複製器經安排以輸出全像圖之複數個副本。

條項9.   如任一前述條項之裝置，其中光快門裝置安置於顯示裝置與檢視者之間。

條項10. 如條項9之裝置，至少一個更新循環（視情況地，複數個更新循環）是在人眼之整合時間內完成。

條項11. 如條項9或10之裝置，其中若偵測到檢視者之檢視位置之改變，則啟動更新循環。

條項12. 一種經安排以形成從檢視窗可見之影像的光引擎，其中光引擎包含： 顯示裝置，其經安排以顯示影像之全像圖根據全像圖空間調變光，其中全像圖經配置以根據影像內容之位置成角度地分佈影像之經空間調變光，使得經空間調變光之角度通道對應於影像之各別連續區； 波導光瞳擴展器，其經安排以接收經空間調變光且為經空間調變光提供從顯示裝置至檢視窗之複數個不同光傳播路徑；及 如任一前述請求項之光快門裝置，其中光快門裝置安置於波導與檢視窗之間。

條項13. 如條項12之光引擎，其中光快門裝置之複數個液晶單元中之至少一個液晶單元形成孔徑，其經安排以使得檢視窗內之第一檢視位置接收由全像圖根據影像之第一區空間調變之光的第一通道，且檢視窗內之第二檢視位置接收由全像圖根據影像之第二區空間調變之光的第二通道。

條項14. 如條項13之光引擎，其中第一區及第二區為影像之鄰近區。

條項15. 如條項12至14中任一項之光引擎，其中經空間調變光之鄰近角度通道對應於影像之鄰近區。

條項16. 如條項12至13中任一項之光引擎，其中影像之第一區與第二區實質上不重疊。

條項17. 如條項12至15中任一項之光引擎，其中影像為在顯示裝置上游感知到之虛擬影像。

條項18. 如條項12至16中任一項之光引擎，其中光快門裝置耦接至波導光瞳擴展器之輸出面。

條項19. 如條項12至17中任一項之光引擎，其中光快門裝置限制從檢視窗可見的波導之輸出面之面積。

條項20. 如條項12至18中任一項之光引擎，其中波導光瞳擴展器與檢視窗不平行。

條項21. 如條項12至19中任一項之光引擎，其中控制裝置包含至少一個開口——諸如複數個開口，各開口向第一檢視位置及/或第二檢視位置提供經空間調變光之各別通道，使得在實質上相同時間將不同影像內容分別遞送至第一檢視位置及第二檢視位置。

條項22. 如條項21之光引擎，其中各別通道不重疊但為連續的。

條項23. 如條項21或22之光引擎，其中控制裝置經配置以使得各開口可在打開位置與閉合位置之間切換，從而提供複數個不同控制裝置配置，其中各控制裝置配置包含打開開口及閉合開口之交替序列。

條項24. 如條項23之光引擎，其中控制裝置經配置以在第一時間提供第一控制裝置配置及在第二時間提供第二控制裝置配置，其中第一控制裝置配置及第二控制裝置配置為互補的。

條項25. 如條項24之光引擎，其中第一時間與第二時間之間的時間間隔小於人眼之整合時間。

條項26. 如條項12至25中任一項之光引擎，其中由控制裝置提供之第一控制裝置配置將根據影像之第一影像區帶及第三影像區帶調變之光遞送至第一檢視位置，且將根據影像之第二影像區帶及第四影像區帶調變之光遞送至第二檢視位置，其中第一區帶至第四區帶為影像之依序連續區域。

條項27. 如條項12至26中任一項之光引擎，其中由控制裝置提供之第二控制裝置配置將根據影像之第二影像區帶及第四影像區帶調變之光遞送至第一檢視位置，且將根據影像之第一及第三調變之光遞送至第二檢視位置。

條項28. 如條項26或條項27之光引擎，其中如遞送至第一檢視位置之第一影像區帶至第四影像區帶中之任一者的影像內容與如遞送至第二檢視位置之第一影像區帶至第四影像區帶中之對應一者的影像內容不相同。

條項29. 如條項12至28中任一項之光引擎，其中第一檢視位置及第二檢視位置為檢視者之第一眼睛位置及第二眼睛位置，且檢視窗為眼動區。

條項30. 如條項21至29中任一項之光引擎，其中開口中之至少一者在控制裝置內之大小及/或部位為動態可變的。

110:光源 111:準直透鏡 112:出射波前 120:傅立葉變換透鏡 125:螢幕 140:SLM 202A:資料形成步驟 210:輸入影像 211A:幅度值分佈 213A:相位值分佈 230:隨機相位分佈 250:第一處理區塊 253:第二處理區塊 256:第三處理區塊 259:第四處理區塊 280A:全像圖 280B:第二迭代全像圖 301:電極 301a:間隙/像素 302:基板 302a:電路系統 303:對準層 304:液晶層 305:第二對準層 306:透明層 307:透明電極 308:可控制相位調變元件 401:虛擬影像 402:顯示裝置 404:入射孔徑/瞳孔 405:檢視系統 406:檢視平面 501':虛擬影像 502:顯示裝置 502':顯示裝置 504:入射孔徑 504':入射孔徑/入射瞳孔 506:檢視平面 506':檢視平面 602:顯示裝置 604:入射孔徑 606:檢視平面 608:波導 610:第一平面表面 612:第二平面表面 700:檢視系統 702:LCOS 702:波導 704:孔徑 705:眼睛 708:波導 709:晶狀體 752:影像 754:光圖案 802:顯示裝置 804:波導 806:第二標記 808:第一標記 810:光學路徑 812:入射瞳孔平面 814:影像顯示平面 902:中心點 904:波導 906:左眼 908:右眼 910:檢視系統 1006:線 1008:線 1100A:第一相位 1100B:第二相位 1100:波導孔徑 1106:線 1108:線 1121:第一打開部分 1121':第一閉合部分 1122:第一閉合部分 1122':第一打開部分 1123:第二打開部分 1123':第二閉合部分 1124:第二閉合部分 1124':第二打開部分 1125:第三打開部分 1125':第三閉合部分 1200:光快門裝置 1210:開關 1300:光快門裝置 1310:切換電路 1320:多工電路 1330:驅動控制器 Ax:光軸 B0:反彈/反射點 B1:反彈/反射點 B2:反彈/反射點 B3:反彈/反射點 B4:反彈/反射點 B5:反彈/反射點 B6:反彈/反射點 B7:反彈/反射點 B8:反彈/反射點 D:距離 H1:子全像圖/分量 H2:子全像圖/分量 H3:子全像圖/分量 H4:子全像圖/分量 H5:子全像圖/分量 H6:子全像圖/分量 H7:子全像圖/分量 H8:子全像圖/分量 P _WG1:沿著波導之第一位置 P _WG2:沿著波導之第二位置 P _WG:沿著波導之位置 q:繞射角 R1:光學路徑 R2:光學路徑 R3:光學路徑 R4:光學路徑 R5:光學路徑 V1:影像區域/分量 V2:影像區域/分量 V3:影像區域/分量 V4:影像區域/分量 V5:影像區域/分量 V6:影像區域/分量 V7:影像區域/分量 V8:影像區域/分量 x:方向 y:方向 z:方向 α:角度 θ:角度

僅藉助於範例參考下圖來描述特定具體實例： [圖1]為展示在螢幕上產生全像重建構之反射SLM的示意圖； [圖2A]說明範例戈爾柏格-沙克斯頓（Gerchberg-Saxton）型演算法之第一迭代； [圖2B]說明範例戈爾柏格-沙克斯頓型演算法之第二及後續迭代； [圖2C]說明範例戈爾柏格-沙克斯頓型演算法之替代性第二及後續迭代； [圖3]為反射LCOS SLM之示意圖； [圖4]展示從顯示裝置朝向孔徑有效傳播之虛擬影像的角度內容； [圖5A]展示具有相對較小傳播距離之檢視系統； [圖5B]展示具有相對較大傳播距離之檢視系統； [圖6A]展示具有相對較大傳播距離之檢視系統，其包括波導以用於在無窮遠處形成虛擬影像； [圖6B]展示圖6A之光學路徑的放大圖； [圖7A]展示包含複數個影像區域之影像（底部）及包含複數個全像圖分量之對應全像圖（頂部）； [圖7B]展示根據本揭示之全像圖，其藉由將以全像方式編碼之光路由或輸送至複數個離散全像圖通道中界定特徵； [圖7C]展示經安排以經由不同光學路徑將各全像圖通道之光內容路由至眼睛的最佳化系統； [圖8]展示包括輸出角度光通道之多個例項之波導的系統； [圖9]展示波導及檢視系統； [圖10]包含展示圖9之波導的光線角度與沿著波導之位置（P _WG）之間的關係之圖； [圖11]展示針對具有4個區帶之影像的相對於圖10之曲線圖安排的根據具體實例之控制裝置； [圖12]展示根據具體實例之用於修改包含光快門裝置之控制裝置之配置的驅動方案； [圖13]展示根據具體實例之用於驅動圖12之光快門裝置之系統的方塊圖。 貫穿圖式將使用相同參考數字來指代相同或類似部分。

1300:光快門裝置

1310:切換電路

1320:多工電路

1330:驅動控制器

Claims (24)

1. 一種光快門裝置，其包含： 複數個液晶單元，其中各液晶單元可回應於各別第一驅動信號或第二驅動信號而在第一光學狀態或第二光學狀態下操作； 驅動電路，其包含：複數個開關，其中各開關經安排以將該各別第一驅動信號或第二驅動信號輸出至各別液晶單元；及驅動控制器，其經安排以在更新循環期間依序更新各開關之該輸出； 其中該驅動電路經安排以基於將在更新期間進行之對這些各別驅動信號之任何改變而判定這些開關在更新循環期間依序該更新之次序。
2. 如請求項1之光快門裝置，其中這些液晶單元從該第二光學狀態切換至該第一光學狀態比從該第一光學狀態切換至該第二光學狀態花費更長時間，且該驅動電路在更新循環期間經安排以在任何其他開關之前更新將從該第二驅動信號改變為該第一驅動信號之任何開關之該輸出。
3. 如請求項1或2之光快門裝置，其中該驅動電路在該更新循環期間經安排以在已更新將從該第二驅動信號改變為該第一驅動信號之所有開關之後，更新將從該第一驅動信號改變為該第二驅動信號之任何開關之該輸出。
4. 如請求項1至3中任一項之光快門裝置，其中該複數個開關包含複數個數位開關，其中各數位開關包含經安排以接收該第一驅動信號之第一輸入及經安排以接收該第二驅動信號之第二輸入。
5. 如請求項4之光快門裝置，其進一步包含與各數位開關相關聯之電容器，其中各電容器經安排以在更新循環期間從該驅動控制器接收信號及將控制輸入提供至該各別數位開關，以將該各別第一驅動信號或第二驅動信號選擇性地輸出至各別液晶單元，其中該電容器經安排以在更新之間保持對該數位開關之該控制輸入。
6. 如請求項1至5中任一項之光快門裝置，其中該驅動電路進一步包含多工電路，其用於依序路由來自該驅動控制器之控制信號以在更新循環期間更新這些開關中之各者的該輸出。
7. 如請求項1至6中任一項之光快門裝置，其中這些液晶單元以一維陣列安排。
8. 如請求項1至7中任一項之光快門裝置，其經安排以限制從檢視平面可見的光學複製器之輸出面之面積，視情況地，其中這些光學複製器經安排以輸出全像圖之複數個副本。
9. 如請求項1至8中任一項之光快門裝置，其中該光快門裝置安置於顯示裝置與檢視者之間。
10. 如請求項1至9中任一項之光快門裝置，其中至少一個更新循環是在人眼之整合時間內完成。
11. 如請求項1至10中任一項之光快門裝置，其中若偵測到該檢視者之檢視位置之改變，則啟動更新循環。
12. 一種經安排以形成從檢視窗可見之影像的光引擎，其中該光引擎包含： 顯示裝置，其經安排以顯示該影像之全像圖，且根據該全像圖空間調變光； 波導光瞳擴展器，其經安排以接收該經空間調變光且為該經空間調變光提供從該顯示裝置至該檢視窗之複數個不同光傳播路徑；及 如請求項1至11中任一項之光快門裝置，其中該光快門裝置安置於該波導與該檢視窗之間。
13. 如請求項12之光引擎，其中該光快門裝置耦接至該波導光瞳擴展器之輸出面。
14. 如請求項12或13之光引擎，其中該光快門裝置限制從該檢視窗可見的該波導之該輸出面之面積。
15. 如請求項12至14中任一項之光引擎，其中該波導光瞳擴展器與檢視窗不平行。
16. 如請求項12至15中任一項之光引擎，其中該全像圖經配置以根據影像內容之位置成角度地分佈該影像之經空間調變光，使得該經空間調變光之角度通道對應於該影像之各別連續區；且其中該光快門裝置之該複數個液晶單元中之至少一個液晶單元形成孔徑，其經安排以使得該檢視窗內之第一檢視位置接收由該全像圖根據該影像之第一區空間調變之光的第一通道，且該檢視窗內之第二檢視位置接收由該全像圖根據該影像之第二區空間調變之光的第二通道。
17. 如請求項16之光引擎，其中該控制裝置包含至少一個開口；其中各開口向該第一檢視位置及/或該第二檢視位置提供經空間調變光之各別通道，使得在實質上相同時間將不同影像內容分別遞送至該第一檢視位置及該第二檢視位置。
18. 如請求項17之光引擎，其中該控制裝置經配置以使得各開口可在打開位置與閉合位置之間切換，從而提供複數個不同控制裝置配置，其中各控制裝置配置包含打開開口及閉合開口之交替序列。
19. 如請求項18之光引擎，其中該控制裝置經配置以在第一時間提供第一控制裝置配置及在第二時間提供第二控制裝置配置，其中該第一控制裝置配置及該第二控制裝置配置為互補的。
20. 如請求項19之光引擎，其中該第一時間與該第二時間之間的時間間隔小於人眼之整合時間。
21. 如請求項12至20中任一項之光引擎，其中由該控制裝置提供之第一控制裝置配置將根據該影像之第一影像區帶及第三影像區帶調變之光遞送至該第一檢視位置，且將根據該影像之第二影像區帶及第四影像區帶調變之光遞送至該第二檢視位置，其中該第一區帶至該第四區帶為該影像之依序連續區域。
22. 如請求項21之光引擎，其中由該控制裝置提供之第二控制裝置配置將根據該影像之第二影像區帶及第四影像區帶調變之光遞送至該第一檢視位置，且將根據該影像之該第一及該第三調變之光遞送至該第二檢視位置。
23. 如請求項12至22中任一項之光引擎，其中該第一檢視位置及該第二檢視位置為檢視者之第一眼睛位置及第二眼睛位置，且該檢視窗為眼動區；且其中大小。
24. 如請求項12至23中任一項之光引擎，其中這些開口中之至少一者在該控制裝置內之部位為動態可變的。