使用可重新配置的相位掩膜的图像校正的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]显示器可以使用波导来显示图像。通过波导传输的光可能会在射出波导之前在波导内反射许多次。波导的任何缺陷可能对传输的光产生的影响可能随着每一次反射而增大。由于光可能会反射许多次，即使是波导中的相对较小的缺陷也会严重地影响图像质量。
[0002]改善图像质量的一种方式是构建大并高度准确的波导。然而，此方法增大了波导的大小和显示器的大小。进一步，制造的成本一般与波导的精度成反比。
【发明内容】
[0003]此处描述了用于改善波导显示系统的图像保真度的技术。显示设备包括波导、可重新配置的相位掩膜，以及控制器。控制器根据检测到的眼睛的位置和/或波导的形状的参数，动态地重新配置可重新配置的相位掩膜，以便调制显示光。波导传输经调制的显示光。
[0004]提供本
【发明内容】
是为了以精简的形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些概念。本
【发明内容】
并不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。
[0005]附图简述
[0006]图1示出了根据本发明的一实施例的示例波导显示系统。
[0007]图2示出了根据本发明的一实施例的示例计算系统。
[0008]图3-5示出了用于图像校正的示例过程。
【具体实施方式】
[0009]本发明描述了用于图像校正的技术。在各实施例中，通过补偿波导畸变和/或使用眼睛的查看位置以自定义显示图像来改善波导显示系统的图像保真度。
[0010]图1示出了示例波导显示系统100的概览。如图1所示，系统100可包括控制器110、显示设备120、光学设备130、可重新配置的相位掩膜140、以及波导150。控制器110接受源图像160以及波导150的形状的参数和/或眼睛180的位置。通过使用此信息中的至少一些，控制器110计算全息图和最大化用户感觉到的图像保真度的照明曲线。可以为源图像160确定全息图和/或照明曲线，以提供波导的相反的失真。
[0011]控制器110可以将接收到的带有图像强度165的源图像160传递到具有未修改的强度的显示设备120。在某些实施例中，控制器110可以根据眼睛180的位置和/或波导150的形状的参数，计算显示设备的照明曲线和/或可重新配置的相位掩膜的相位曲线。这样的曲线可以使用波导150的形状的参数155和/或关于头部或眼睛位置的信息175。
[0012]有关头部或眼睛位置180的信息可以从诸如相机170之类的设备捕捉或估计。例如，用户的眼睛的位置可以利用带有倾斜(tilt)和偏斜(tip)朝向信息的X、y、和z坐标来描述。
[0013]参数155可包括有关波导的属性的信息，包括与入射光线的角度相关联的形状和波导入口位置。
[0014]控制器110可以提供根据照明曲线确定的显示设备上的强度分布113和/或根据相位曲线确定的可重新配置的相位掩膜上的相位分布116。在各实施例中，控制器110确定由于眼睛的位置和/或波导的形状，来自像素的光将不会到达用户的眼睛。在这样的情况下，该像素的效果可以通过偏转来自一个或多个其他像素的光来创建。
[0015]在某些实施例中，显示设备120可以接收带有如照明曲线所指定的图像强度分布的图像。显示设备120可以是常规显示设备，诸如由来自激光器的光照射的液晶显示器(IXD)。例如，显示设备120可以是使用一个或多个激光器作为光源的调幅显示器。在某些实施例中，显示设备120可以包括N个像素，任意第N个像素的强度是由值仏确定的。值Pn可以通过照明曲线来指示。图像强度分布113可以与图像强度165相同，或者照明曲线可以修改一个或更多像素的强度。
[0016]光学设备130可任选地从显示设备120的N个像素接收一个或多个光线125。在某些实施例中，由光学设备130校准或成像来自N个像素中的每一个的每一个光线，以便在穿过光学设备130之后显示设备120上的像素的位置被变换。在某些实施例中，光学设备130包括中继透镜或中继光学设备。可以使用任何合适类型的光学设备130来执行所希望的变换。
[0017]在某些实施例中，可重新配置的相位掩膜140从光学设备130接收一个或多个已变换的光线135。已变换的光线135在光线平行的各点处进入可重新配置的相位掩膜。可重新配置的相位掩膜可以提供与波导150的畸变相反的畸变，和/或以别的方式工作以减轻波导的缺陷。在某些实施例中，可重新配置的相位掩膜140包括空间光调制器(SLM)。SLM调制已变换的光线135的相位或强度中的一个或多个。可重新配置的相位掩膜140可以进一步被配置成偏转、划分或传输已变换的光线135。
[0018]如由可重新配置的相位掩膜实现的全息图可以对入射光束执行许多局部化的操作。全息图可以使用相位曲线来确定。相位曲线包括用于调整已变换的光线135的相位以控制每一个光线的到波导150的输入的信息。
[0019]在某些实施例中，波导150从可重新配置的相位掩膜140接收预失真的图像145。来自预失真的图像的光线可预测地在波导150内传播，单一光线可以被拆分成许多段，该单一光线的每一段都沿着波导150从不同的位置射出。用户可以看见这些光线中的一些，但看不见全部光线。
[0020]上文所描述的系统的操作是在单一颜色的上下文中。颜色系统可以以相同方式工作，但是其中三种颜色经由相同的系统按时间依次显示，或者三种颜色经由三个不同的系统并行地显示。
[0021]在某些实施例中，此处所描述的方法和过程可以与一个或多个计算设备的计算系统关联。具体而言，这样的方法和过程可以实现为计算机应用程序或服务、应用程序编程接口(API)、库，和/或其他计算机程序产品。
[0022]图2示意性地示出了可以执行此处描述的方法和过程之中的一个或多个方法或过程的计算系统200的非限制性实施例。以简化形式示出了计算系统200。计算系统200可采取以下形式:一个或多个增强现实头戴式显示器控制设备、显示器控制器、游戏控制台、个人计算机、服务器计算机、平板计算机、家庭娱乐计算机、网络计算设备、游戏设备、移动计算设备、移动通信设备(例如，智能电话)和/或其他计算设备。例如，计算系统200可包括图1的控制器110。
[0023]计算系统200包括逻辑机202和存储机204。计算系统200可以可任选地包括集成的显示子系统206 (例如，显示设备120、光学设备130、可重新配置的相位掩膜140，以及波导150)、输入子系统208、通信子系统210，和/或在图2中未示出的其他组件。
[0024]逻辑机202包括被配置成执行指令的一个或多个物理设备。例如，逻辑机可被配置为执行作为以下各项的一部分的指令:一个或多个应用、服务、程序、例程、库、对象、组件、数据结构、或其它逻辑构造。这些指令可被实现为执行任务、实现数据类型、变换一个或多个组件的状态、取得技术效果或以其他方式得到所期望的结果。
[0025]逻辑机可包括被配置成执行软件指令的一个或多个处理器。作为补充或替换，逻辑机可包括被配置成执行硬件或固件指令的一个或多个硬件或固件逻辑机。逻辑机的处理器可以是单核或多核，且在其上执行的指令可被配置为串行、并行和/或分布式处理。逻辑机的各个组件可任选地分布在两个或更多单独设备上，这些设备可以位于远程和/或被配置成进行协同处理。逻辑机的各方面可由以云计算配置进行配置的可远程访问的联网计算设备来虚拟化和执行。
[0026]存储机204包括被配置成保存可由逻辑机执行以实现此处所述的方法和过程的指令的一个或多个物理设备。例如，逻辑机202可以与存储机器204操作地通信。在实现这些方法和过程时，可以变换存储机204的状态(例如，保存不同的数据)。
[0027]存储机204可以包括可移动和/或内置设备。存储机204可包括光学存储器(例如，⑶、DVD、HD-DVD、蓝光盘等)、半导体存储器(例如，RAM、EPROM、EEPROM等)和/或磁存储器(例如，硬盘驱动器、软盘驱动器、磁带驱动器、MRAM等)等等。存储机204可包括易失性、非易失性、动态、静态、读/写、只读、随机存取、顺序存取、位置可寻址、文件可寻址和/或内容可寻址设备。
[0028]存储机器204可以被用来存储任意数量的可由逻辑机执行的功能性组件。从而，存储机器204可例如存储操作系统。在各实施例中，波导参数模块212、眼睛位置模块214、照明曲线模块216，和/或相位曲线模块218可以由存储机器204存储。
[0029]在某些实施例中，波导参数模块212被配置成接收有关波导的一个或多个参数的信息。在某些实施例中，一个或多个参数可包括波导的形状和/或缺陷。在某些实施例中，参数可包括光在波导内如何传播。可以作为参数将任何类型的有关波导的信息提供到波导参数模块212。
[0030]在某些实施例中，眼睛位置模块214可以被配置成接收和/或确定用户的眼睛的位置。如上所述，可以使用眼睛和头位置中的任何一个或两者。在某些实施例中，可以使用头位置来确定眼睛位置。
[0031]在各实施例中，照明曲线模块216被配置成确定显示设备上的强度分布。可以使用眼睛位置信息和波导参数中的一个或多个，来确定照明曲线。可以使用任何合适的方法来指定产生所希望的结果所需的强度。
[0032]在某些实施例中，相位曲线模块218可以被配置成确定全息图上的相位分布。可以使用由波导参数模块212和/或眼睛位置模块214所提供的眼