在全息顯示系統中，減少圖像失真是一個重要的課題。在名為“Image display apparatus”的專利申請中，索尼描述了一種能夠減少根據視點位置改變而發生的虛擬圖像失真的技術。

　　為了實現這一目的，專利描述的圖像顯示設備包括發射單元、衍射光學元件和發射控制單元。發射單元發射目標圖像的圖像光。衍射光學元件包括入射表面和發射表面，衍射進入入射表面的圖像光，從發射表面發射圖像光，并顯示作為目標圖像的虛像。

　　使用根據取決于視點位置變化的虛擬圖像顯示狀態變化而生成的圖像數據，發光控制單元控制發光單元的圖像光發光。虛擬圖像顯示狀態的改變可以包括虛擬圖像的顯示器位置改變、虛擬圖像的亮度改變或虛擬圖像的色度改變中的至少一個。

　　發射單元可以發射作為與多個視點位置相對應的多個目標圖像的多個視點圖像中的每一個的視點圖像光。在這種情況下，發射控制單元可以通過使用與多個視點圖像相對應，并且根據多條視點圖像數據來控制發射單元對視點圖像光的發射。

　　在一個實施例中，可以對多條視點圖像數據進行圖像處理，以校正虛擬圖像的顯示狀態的變化。可根據衍射光學元件的光學屬性執行用于校正虛擬圖像顯示狀態變化的圖像處理。其中，所述圖像處理可以包括在預定方向連續地對多條視點圖像數據中的每一個執行校正處理。

　　發射單元可以包括多個投影儀。在這種情況下使用從多個投影儀中的每個投影儀發射的圖像光作為對應的圖像光，發射控制單元可以使用與多個投影儀相對應的多條對應圖像數據來控制多個投影儀中的每一個的對應圖像光的發射，從而控制發射單元的圖像光發射。同時，可以根據取決于視點位置改變的虛擬圖像顯示狀態改變來生成多條對應的圖像數據。

　　發射單元可以發射作為與多個視點位置相對應的多個目標圖像的多個視點圖像中的每一個的視點圖像光。在這種情況下，多條對應圖像數據中的每一條可以被劃分為多個圖像區域，其中至少一個圖像區域對應于視點圖像的一部分。

　　可以對多條對應圖像數據中的每一個圖像數據進行圖像處理，以針對多個圖像區域中的每個圖像區域校正虛擬圖像的顯示狀態的變化。用于校正的圖像處理可以包括在預定方向連續地對多個圖像區域中的每個圖像區域執行校正處理。

　　發射單元可以包括由雙凸透鏡系統、透鏡陣列系統或視差屏障系統中的任何一個系統構成的多視圖顯示器。多視圖顯示器可以發射多個視點圖像中的每一個的視點圖像光，所述多個視點是與多個視點位置相對應的多個目標圖像。在這種情況下，多視點圖像數據可以劃分為與多個視點圖像相對應的多個圖像區域。

　　可以對多視點圖像數據進行圖像處理，以針對多個圖像區域中的每個圖像區域校正虛擬圖像的顯示狀態變化。

　　在一個實施例中，衍射光學元件可以是反射全息光學元件或透射全息光學元件。

　　另外，圖像顯示設備同時可以包括檢測視點位置的檢測單元。在這種情況下，根據顯示狀態的改變而生成的圖像數據可以是根據視點位置而生成的數據。同時，發射控制單元可以基于檢測到的視點位置來控制發射單元對圖像光的發射。

　　圖1描述了所述圖像顯示設備的基本配置。圖像顯示設備100用作虛擬圖像顯示設備，并且能夠向用戶顯示虛擬圖像。

　　如圖1所示，圖像顯示設備100包括發射單元5、衍射光學元件(DOE)6和發射控制單元7。發射單元5發射目標圖像的圖像光8。目標圖像是作為顯示目標的圖像。圖像光是配置圖像的光。

　　衍射光學元件6包括入射表面10和發射表面11，衍射進入入射表面10的圖像光8，從發射表面11發射圖像光8并顯示作為目標圖像的虛像1。

　　在圖1中，其上形成有虛擬圖像1的虛擬圖像表面3示為虛線區域。在一個實施例中，全息光學元件(HOE)可以用作衍射光學元件6。例如，配置為以預定發射角發射以預定入射角進入HOE的光的HOE可以用作衍射光學元件6。

　　所以，可以在期望的方向上發射進入HOE(衍射光學元件6)的光。HOE可以具有平面鏡/曲面鏡的屬性。

　　在圖1A所示的示例中，反射全息光學元件(反射HOE)9a可以用作衍射光學元件6。反射HOE 9a配置為在特定角度范圍內衍射進入入射表面10的光，并將光發射到與入射表面10相同的表面。因此，如圖1A所示，在反射HOE 9a中，入射表面10和發射表面11是相同的表面。

　　在特定角度范圍內進入反射HOE 9a的光以取決于入射角的發射角被反射。另外，以不同于特定角度范圍的入射角進入反射型HOE 9a的光不太可能被干涉條紋衍射并穿過反射型HOE9a。

　　因此，通過反射HOE 9a配置透明虛擬圖像屏幕，并且可以顯示通過虛擬圖像屏幕疊加在背景上的虛擬圖像1。

　　在圖1B所示的示例中，透射全息光學元件(透射HOE)9b可以用作衍射光學元件6。透射HOE 9b配置為在特定角度范圍內衍射進入入射表面10的光，并將光發射到與入射表面10相對的表面。因此，在透射HOE 9b中，入射表面10和發射表面11是彼此相對的表面。

　　在特定角度范圍內進入透射HOE 9b的光以取決于入射角的發射角從發射表面11發射。另外，以不同于特定角度范圍的入射角進入透射型HOE 9b的光不太可能被干涉條紋衍射并穿過透射型HOE9b。

　　所以，透射式HOE 9b構成透明虛擬圖像屏幕，并且可以顯示通過虛擬圖像屏幕疊加在背景的虛擬圖像1。

　　發射控制單元7通過使用根據虛擬圖像1的顯示狀態變化(取決于視點位置2的變化)生成的圖像數據15來控制發射單元5對圖像光8的發射。因此，可以減少取決于視點位置2的變化的虛擬圖像1的顯示狀態變化。

　　圖2是示出作為圖1所示的圖像顯示設備100的實施例的多視點顯示設備110的配置示例的示意圖。圖2A示出了包括反射HOE 9a的配置示例。圖2B示出了包括透射HOE 9b的配置示例。在圖2B中，省略了虛擬圖像1和虛擬圖像表面3的圖示。

　　多視點顯示設備110包括多視點視頻源17、HOE 9(9a和9b)和發射控制單元7。多視點視頻源17用作圖1所示的發射單元5。

　　多視點視頻源17能夠顯示與多個視點位置2(2a至2c)相對應的多個視點圖像18。即，多視點視頻源17能夠發射多個視點圖像18(18a至18c)中的各個視點圖像光線19(19a至19c)。

　　多個視點圖像18(18a至18c)對應于與多個視點位置2(2a至2c)相對應的多個目標圖像。HOE 9(9a和9b)衍射并發射從多視點視頻源17發射的多個視點圖像光線19(19a至19c)。因此，顯示多個視點圖像18(18a至18c)中的每一個的虛擬圖像1。

　　圖3是示出視點圖像18a至18c的示例的示意圖。作為與視點位置2b相對應的視點圖像18b，視點位置2b是相對于多視點顯示設備110在前方的位置，顯示當從前方觀看對象21時的圖像。視點圖像18b是由視點圖像光線19b構成的圖像。

　　作為與視點位置2a相對應的視點圖像18a，視點位置2a是相對于多視點顯示設備110從前方的視點位置2b向左移動的位置，顯示當從左側傾斜地看到對象21時的圖像。視點圖像18a是由視點圖像光線19a構成的圖像。

　　作為與視點位置2c相對應的視點圖像18c，所述視點位置是相對于多視點顯示設備110從前方的視點位置2b向右移動的位置，顯示當從右側傾斜地看到對象21時的圖像。視點圖像18c是由視點圖像光線19c構成的圖像。

　　因此，可以從前方的視點位置2b觀察視點圖像18b的虛像1。可以從左側的視點位置2a觀察視點圖像18a的虛像1。可以從右側的視點位置2c觀察視點圖像18c的虛像1。

　　結果，向左和向右移動視點位置2使得能夠觀察到對象21的不同取向。

　　例如，當用戶移動視點位置2時，虛擬圖像1的顯示從移動之前從視點位置2觀察到的虛擬圖像1改變為移動之后從視點位置2中觀察到的圖像1。如圖3A所示，生成從視點位置2觀察到的每個虛擬圖像1，從而表達對象21的不同取向。換句話說，生成與每個視點位置2相對應的視點圖像18，從而表達對象21的不同取向。因此，可以觀察到對象21的不同取向。

　　圖3B是示出包括圖2B所示的透射HOE 9b的配置中的視點圖像18a至18c的示例的示意圖。

　　在透射HOE 9b用作衍射光學元件6的情況下，由從多視點視頻源17發射的視點圖像光線19構成的視點圖像18以相對于用戶的水平翻轉狀態再現。因此，在使用透射HOE 9b的情況下，需要水平翻轉并顯示希望再現的圖像。

　　如圖3B所示，通過水平翻轉圖3A所示的視點圖像18(18a至18c)而獲得的圖像被顯示為視點圖像18。可以從前方的視點位置2b觀察通過水平翻轉圖3B所示的視點圖像18b而獲得的虛擬圖像1。可以從左側的視點位置2a觀察通過水平翻轉圖3B所示的視點圖像18a而獲得的虛擬圖像1。可以從右側的視點位置2c觀察通過水平翻轉圖3B所示的視點圖像18c而獲得的虛擬圖像1。

　　結果，向左和向右移動視點位置2使得能夠觀察到對象21的不同取向。

　　發射控制單元7通過使用與多個視點圖像18對應的多條視點圖像數據來控制多視點視頻源17的視點圖像光線19(19a到19c)的發射。

　　在松鼠實施例中，使用用于分別顯示圖3A和圖B所示的多個視點圖像18a至18c的多條視點圖像數據。

　　多條視點圖像數據包括根據虛擬圖像1的顯示狀態的改變而生成的圖像數據15。其中，虛擬圖像1取決于圖1所示的視點位置2的改變。即，根據取決于視點位置2的變化的虛擬圖像1的顯示狀態變化來生成多條視點圖像數據。

　　另外，多條視點圖像數據是經過圖像處理的圖像數據，而圖像處理用于校正取決于視點位置2的變化的虛擬圖像1的顯示狀態變化。

　　圖4示出了多視點視頻源17的示例的示意圖。多視點視頻源17通過多投影儀系統的顯示器來實現。在多視點視頻源17中，多個視點圖像光線19a至19c通過將多個投影儀26a至26e的圖像光線投射到透射各向異性漫射屏25而發射。

　　各向異性漫射屏25漫射并透射分別從多個投影儀26a至26e發射的相應圖像光線27a至27e。因此，多個視點圖像光線19a至19c從各向異性擴散屏25朝向透射HOE 9b發射。

　　透射型各向異性擴散屏25具有例如在水平方向和垂直方向上具有不同擴散率的各向異性擴散特性。通過布置各向異性擴散屏25，可以以適當的寬度再現由視點圖像光線19構成的視點圖像18。

　　多個投影儀26a至26e向各向異性擴散屏25投影圖像。即，多個投影儀26a至26e向各向異性擴散屏25發射相應的圖像光線27a至27e。

　　作為投影儀26的光源，可以使用激光光源。因此，可以使用具有窄波長寬度的彩色光來顯示視點圖像18，從而提高透射HOE 9b的衍射效率，并且可以提高顯示亮度。另外，可以避免由于透射HOE 9b的色散引起的圖像模糊等。

　　圖5示出了由多視點視頻源17再現的多個視點圖像18a至18c。視點圖像光線19a構成視點圖像18a，視點圖像光線18b構成視點圖像18。另外，視點圖像光線19c構成視點圖像18c。

　　如圖5所示，與對應圖像數據29的三個圖像區域30一樣，每個視點圖像18在左右方向分成三個部分。

　　圖4所示的視點圖像光線19a由以下相應的圖像光構成。基于對應圖像數據29a的左側區域30a1(構成由投影儀26a投影的圖像的左側區域的圖像光) 基于對應圖像數據29b的中間區域30b2(構成由投影儀26b投影的圖像的中間區域的圖像光) 基于對應圖像數據29c的右側區域30c3(構成由投影儀26c投影的圖像的右側區域的圖像光)

　　因此，圖5所示的視點圖像18a通過組合分別由投影儀26a、26b和26c投影的圖像的部分(左區域、中間區域和右區域)來實現。

　　對于前方的視點位置2b。除了來自前方的投影儀26c的光束(中間區域30c2的對應圖像光線27c)之外，來自左側和右側與其相鄰的投影儀26b和26d的光束(左側區域30b1的對應圖像光線27b和右側區域30d3的對應圖像光束27d)同樣進入眼睛。

　　來自每個投影儀26的光束(每個圖像區域30的對應圖像光線27)被具有寬度的各向異性擴散屏25擴散。因此，利用以條形分割的三個圖像區域30的光束，用戶可以觀察單個圖像，亦即虛擬圖像1。

　　另外，在其他視點位置2a和2c，用戶可以觀察單個圖像，亦即虛擬圖像1。

　　名為“Image display apparatus”的索尼專利申請最初在2022年6月提交，并在日前由美國專利商標局公布。