本公开涉及一种近眼光场图像投影系统，并且更特别地涉及一种具有小的形状因子的光场图像投影系统。本公开涉及一种包括光场图像投影系统的可穿戴设备。
背景技术：
1、已知的光场投影仪包括光源，光源典型地包括被准直成准直束的点光源阵列。准直束在不同的入射角度集下照射空间光调制器(slm)。每个被反射(或者透射)的束将携带由slm的调制产生的特定图像信息。可能包括组合器光学器件的中间光学器件将点光源重新成像到视点中。视点形成光场眼盒，允许用户看到数字场景的真实3d渲染。典型地，点光源阵列使用led光源来顺序地生成形成光场的视点。
2、空间上全异的光源的大的阵列不允许构建小的形状因子的成本高效的光场投影仪。
技术实现思路
1、本公开涉及一种光场图像投影系统，其包括：光源，包括每种颜色的单个窄带点光源，并且被配置为发出其波长谱为窄带的窄带光；分离设备，被配置为顺序地生成多个入射光束，并且在第一图像平面中的不同位置处形成多个虚拟光源；slm，被配置为针对每个入射光束生成被调制的束光和虚拟图像；以及组合器，被配置为将虚拟图像投影在眼盒区内的虚拟视点处，并且使来自真实世界的自然光朝向眼盒透射，每个视点包含从该视点观看的虚拟场景的图像。分离设备被进一步配置为将入射光束引导到slm，使得入射光束以不同的入射角度入射在slm的表面上，并且以便顺序地选择在眼盒中可见的虚拟视点中的至少一个。
2、在实施例中，分离设备包括：衍射元件，被配置为从窄带光源生成在不同的入射角度处的多个入射光束；光学透镜，被配置为形成多个虚拟光源；以及主动快门阵列，被配置为顺序地选择在眼盒中可见的虚拟视点中的至少一个。
3、在另一实施例中，分离设备包括透镜阵列，透镜阵列包括多个小透镜，每个小透镜生成在不同于由另外的透镜生成的入射光束的入射角度的入射角度处的入射光束。小透镜生成聚焦的或者散焦的束。
4、在又一实施例中，分离设备包括束转向设备和包括多个小透镜的透镜阵列，束转向设备是可转向的，以便将窄带光朝向小透镜之一引导，以生成在一定入射角度处的入射光束。
5、点光源可以包括激光光源。特别是，点光源可以包括被配置为生成红光的红色激光点光源、被配置为生成绿光的绿色激光点光源、以及被配置为生成蓝光的蓝色激光点光源。
6、组合器可以包括全息反射全息组合器。
7、本公开进一步涉及一种包括光场图像投影系统的可穿戴设备，诸如增强/混合现实或者智能眼镜。
8、本文公开的光场图像投影系统具有小的形状因子。当与全息反射全息组合器一起使用时，光场图像投影系统可以被做得更紧凑，并且在其形状上具有很大的灵活性。光场图像投影系统具有非常好的透视性能。
9、光场图像投影系统不要求包括多个点光源的阵列，但是可以仅使用单个点光源或者少量点光源。在任何情况下，光场图像投影系统要求比视点总数少的点光源。
1.一种光场图像投影系统，包括：
2.根据权利要求1所述的投影系统，其中入射光束(220)具有实质上对应于窄带光(200)的发光强度除以虚拟光源(50)的数量的发光强度。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的投影系统(图1a)，其中分离设备包括：衍射元件(20)，被配置为从窄带光(200)生成在不同的入射角度(θ)下的所述多个入射光束(220)；光学透镜(70)，被配置为形成所述多个虚拟光源(50)；以及主动快门阵列(30)，被配置为顺序地选择在眼盒(121)中可见的虚拟视点(60)中的至少一个。
4.根据权利要求3所述的投影系统(图1a)，其中光学透镜是单个透镜(70)，入射光束(220)中的每个取决于入射光束(220)的入射角度(θ)通过透镜(70)的一部分。
5.根据权利要求3所述的投影系统(图1b)，其中光学透镜(70)是包括多个小透镜(71)的透镜阵列，每个入射光束(220)取决于入射角度(θ)通过小透镜(71)之一。
6.根据权利要求3至权利要求5中的任何一项所述的投影系统，其中衍射元件(20)包括衍射光学元件(doe)、全息光学元件(hoe)、液晶偏振光栅(lcpg)、半反射表面、镜或者超表面。
7.根据权利要求1或权利要求2所述的投影系统(图2a至图2c)，其中分离设备包括透镜阵列(70)，透镜阵列(70)包括多个小透镜(71)，每个小透镜(71)生成在不同于由另外的透镜(71)生成的入射光束(220)的入射角度(θ)的入射角度(θ)下的入射光束(220)。
8.根据权利要求5至权利要求7中的任何一项所述的投影系统(图2a至图2c)，其中窄带光(200)的大小实质上对应于透镜阵列(70)的大小。
9.根据权利要求1所述的投影系统(图3)，其中分离设备包括束转向设备(80)和包括多个小透镜(71)的透镜阵列(70)，束转向设备(80)是可转向的，以便将窄带光(200)朝向小透镜(71)之一引导，以生成在入射角度(θ)下的入射光束(220)。
10.根据权利要求9所述的投影系统(图3)，其中窄带光(200)的大小实质上对应于小透镜(71)的大小，使得入射光束(220)具有实质上是窄带光(200)的发光强度的100％的发光强度。
11.根据权利要求1至权利要求10中的任何一项所述的投影系统，其中主动快门阵列(30)包括透明的或反射的铁电液晶器件或者主动微镜阵列。
12.根据权利要求1至权利要求10中的任何一项所述的投影系统(图1a)，其中主动快门阵列(30)实质上被布置在第一图像平面(31)中，使得虚拟光源(50)中的至少一个在给定时间处被透射。
13.根据权利要求1至权利要求10中的任何一项所述的投影系统(图2b)，其中主动快门阵列(30)被布置在光源(10)和分离设备(70)之间。
14.根据权利要求1至权利要求10中的任何一项所述的投影系统(图2c)，其中主动快门阵列(30)被布置在空间光调制器(40)和眼盒(121)之间。
15.根据权利要求1至权利要求14中的任何一项所述的投影系统，其中光源(10)包括激光光源。
16.根据权利要求1至权利要求15中的任何一项所述的投影系统，其中光源(10)包括被配置为生成红光的红色激光点光源、被配置为生成绿光的绿色激光点光源和被配置为生成蓝光的蓝色激光点光源。
17.根据权利要求1至权利要求15中的任何一项所述的投影系统，其中光源(10)包括单个窄带点光源，单个窄带点光源被配置为发出包括红光、绿光和蓝光的白光。
18.根据权利要求1至权利要求16中的任何一项所述的投影系统，其中组合器(100)包括全息反射全息组合器。
19.根据权利要求9至权利要求18中的任何一项所述的投影系统，
20.根据权利要求19所述的投影系统，
21.一种可穿戴设备，包括根据权利要求1至权利要求20中的任何一项所述的光场图像投影系统。
22.根据权利要求21所述的可穿戴设备，包括增强/混合现实设备或者智能眼镜。
