專利名稱：全息信息顯示的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種全息信息顯示。
背景技術(shù)：
許多裝置被用于在駕駛員駕駛汽車時(shí)對(duì)其提供支持或提高舒適性。這些 裝置提供信息或要求設(shè)定參數(shù)，如空調(diào)的溫度。平視顯示器通常用于將這些 信息顯示在駕駛員的視野內(nèi)。駕駛員可以在保持觀察交通的同時(shí)看到信息或 操控各裝置。顯示的信息內(nèi)容由于投射器的解析度和能夠使用的觀察區(qū)域而被限制。 因此，如果兩組數(shù)據(jù)同時(shí)被顯示，那么一組數(shù)據(jù)將覆蓋在另一組數(shù)據(jù)上或者 與之形成干擾。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種改進(jìn)的、用于同時(shí)才殳射多組數(shù)據(jù)的方案。本發(fā)明的第一方面提供一種數(shù)據(jù)顯示方法，其包括以下步驟 -提供各自待顯示的第一組數(shù)據(jù)和第二組數(shù)據(jù)；-創(chuàng)建三維場(chǎng)景，所述場(chǎng)景將第一組數(shù)據(jù)顯示在第一層，并將第二組凄t據(jù)顯示在第二層，第一層以特定的虛擬距離與第二層隔開(kāi)； -通過(guò)參考光束確定相應(yīng)于場(chǎng)景記錄的全息圖； -根據(jù)所確定的全息圖設(shè)定多個(gè)可控制的相位延遲元件； -用相干光源照射多個(gè)相位延遲元件來(lái)重構(gòu)全息圖；并且 -通過(guò)汽車的擋風(fēng)玻璃將重構(gòu)的全息圖的光線引導(dǎo)至駕駛員的視野內(nèi)。 本發(fā)明的第二方面提供一種全息信息顯示裝置，其包括 -多個(gè)用于形成全息圖的、可控制的相位延遲元件；- 一通過(guò)照射全息圖來(lái)重構(gòu)全息圖的相千光源- 一用于接收第一和第二組數(shù)據(jù)的接口；- 一場(chǎng)景構(gòu)成裝置，所述裝置用于#4居在第一和第二層內(nèi)的第一和第二組數(shù)據(jù)自動(dòng)創(chuàng)建場(chǎng)景，第一層通過(guò)特定的虛擬距離與第二層隔開(kāi)； _ 一轉(zhuǎn)換單元，用于通過(guò)參考光束自動(dòng)計(jì)算相應(yīng)于場(chǎng)景記錄的全息圖；和- 一控制單元，用于根據(jù)計(jì)算的全息圖控制多個(gè)相位延遲元件?？梢岳斫鉃椋ㄟ^(guò)本發(fā)明的方法可顯示多于兩組的數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明可 以顯示任意兩組要顯示的數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。例如，所有要顯示的各組數(shù)據(jù)可 以被顯示在不同的層中，各層看上去與擋風(fēng)玻璃相隔不同的虛擬距離。也不 排除在某些應(yīng)用中不同組的數(shù)據(jù)被顯示在同一層，其中其它組的數(shù)據(jù)被顯示 在第二層或另一層。本發(fā)明涵蓋上述所有組合。上述全息圖不是靜態(tài)的，而是根據(jù)要顯示的數(shù)據(jù)組變換。數(shù)據(jù)組以二維 或三維物體的形式被顯示。全息圖被計(jì)算包含所有為重構(gòu)在虛擬間距上顯示 的二維或三維物體的波前所必要的信息。駕駛員或其他人看到的投影物體是重構(gòu)的全息圖。重構(gòu)是通過(guò)用相干光 源照射全息圖實(shí)現(xiàn)的。優(yōu)選地，重構(gòu)全息圖的圖像被引向駕駛員的視野。擋風(fēng)玻璃用于使圖像偏轉(zhuǎn)至駕駛員的視野內(nèi)。通過(guò)重構(gòu)的全息圖投射的 物體駕駛員看起來(lái)好像位于擋風(fēng)玻璃之外。投射的各物體相互之間和相對(duì)擋風(fēng)玻璃的虛擬距離決定于全息圖。可以 證明的是，全息圖基于要顯示物體的傅立葉變換。顯示的物體虛擬距離的偏 移可以通過(guò)全息圖的巻積(convolution)進(jìn)行，巻積的參數(shù)是所希望的虛擬距 離的偏移。駕駛員的視覺(jué)印象是第一層比第二層離擋風(fēng)玻璃近。場(chǎng)景第一層的透明區(qū)域可以為全透明或半透明。透明區(qū)域可不包含要顯示的數(shù)據(jù)。第 一組數(shù)據(jù)可包含比第二組數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)更高的數(shù)據(jù)。增強(qiáng)的顯示系統(tǒng)可以汽車環(huán)境的三維圖像的形式提供第二組數(shù)據(jù)。導(dǎo)航系統(tǒng)可提供表明去選定目的地的方向的第一組數(shù)據(jù)，第一層顯示一 個(gè)相應(yīng)于方向的一示i己。增強(qiáng)的顯示系統(tǒng)可與以汽車環(huán)境的三維圖像形式提供第二組數(shù)據(jù)的接 口相連才妄。導(dǎo)航系統(tǒng)可與提供指明去選定目的地方向的第 一組數(shù)據(jù)的接口相連接。


接下來(lái)結(jié)合優(yōu)選的實(shí)施例和附圖詳述本發(fā)明。圖中示出 圖1表示使用全息信息顯示的實(shí)施例的示意圖； 圖2表示相應(yīng)于圖1的駕駛員的視野；和 圖3表示全息信息顯示的一個(gè)實(shí)施例。
具體實(shí)施方式
在整個(gè)說(shuō)明書中，相同的附圖標(biāo)記表示相似或功能相同的元件。圖1示出了駕駛員l透過(guò)其汽車的擋風(fēng)玻璃2向外看。由于全息信息顯 示(接下來(lái)解釋)，他看到了兩個(gè)投射的物體3, 4。 ^更射的物體3， 4看上去 好像位于擋風(fēng)玻璃2的外面。兩個(gè)投射的物體3， 4都有三維的感覺(jué)。也就是說(shuō)，如果駕駛員移動(dòng)其 頭部，他就可以從不同角度觀看物體3， 4，就^象真實(shí)的物體。物體3, 4中的一個(gè)或兩個(gè)的虛擬厚度幾乎為零。因此這樣的平面物體 看上去不是三維的。物體3， 4看上去好像以一虛擬距離d的隔開(kāi)。由于視差，駕駛員移動(dòng) 其頭部看到前面的物體3相對(duì)后面的物體4滑動(dòng)。因此，駕馬史員的眼睛看到 兩物體3， 4的兩個(gè)不同的圖^f象。在大腦里，這些兩個(gè)不同圖傳4皮解釋為物 體具有深度和彼此之間具有距離d。駕駛員將更加注意第一物體3顯示的信息。在實(shí)施例的一個(gè)方面，物體 的順序是根據(jù)所要顯示信息的重要性區(qū)分。圖2給出了信息顯示的例子。圖2示出了透過(guò)擋風(fēng)玻璃2的視野。一夜示系統(tǒng)提供關(guān)于汽車環(huán)境的數(shù)據(jù)。該夜視系統(tǒng)由兩個(gè)安裝在后視鏡 上的攝像機(jī)組成。 一計(jì)算機(jī)裝置基于兩攝像機(jī)拍攝的圖像確定三維場(chǎng)景11。 全息信息顯示投射該三維場(chǎng)景為在后面的物體4。導(dǎo)航系統(tǒng)提供關(guān)于所希望的目的地的數(shù)據(jù)。通過(guò)全息信息在前面顯示為 例如箭頭12標(biāo)記的物體3。標(biāo)記的位置和方向優(yōu)選地適用站在環(huán)境的三維場(chǎng) 景11所示的路的前方。由于離駕駛員的虛擬距離不同，駕駛員1認(rèn)為標(biāo)記12和三維場(chǎng)景11是 不同的物體。頭部輕微的移動(dòng)導(dǎo)致標(biāo)記12相對(duì)場(chǎng)景11輕微的移動(dòng)。投射的物體可表示例如具有不透明表面的實(shí)體物體。例如標(biāo)記12會(huì)遮蓋部分場(chǎng)景。物體也可能表示具有透明或半透明表面的物體。例如，所述標(biāo)記12僅部分地遮蓋場(chǎng)景。駕駛員1可以發(fā)現(xiàn)從場(chǎng)景經(jīng)過(guò)標(biāo)記12的光線。他 也可以從不同的角度看標(biāo)記。因此，他獲得了后面的物體4三維視覺(jué)。一種全息信息顯示裝置包括一相干光源5和一個(gè)可調(diào)的衍射單元6。所 述衍射單元6通過(guò)擋風(fēng)玻璃2使光線從所述光源5偏轉(zhuǎn)至駕駛員1的視野內(nèi)。 駕駛員l看到由衍射單元6的圖樣引起的干涉圖。全息圖被轉(zhuǎn)換為干涉圖， 并且所述干涉圖相當(dāng)于重構(gòu)的全息圖和投影的物體3 ， 4?？烧{(diào)的干涉單元6包括多個(gè)相位延遲元件。每個(gè)相位延遲元件延遲反射 或透射的光線的特定數(shù)量的相位。相位延遲的數(shù)量是通過(guò)控制單元7分別用 各元件單獨(dú)控制。任何為形成重構(gòu)的全息圖壓印(imprinting)特定的相位圖案 至光源1的光線的全息圖可以由此實(shí)現(xiàn)?？刂茊卧?通過(guò)書f射單元6提供不 同的控制圖樣來(lái)產(chǎn)生不同的全息圖?？刂茍D樣從數(shù)據(jù)處理單元8加載。數(shù)據(jù)處理單元8接收要顯示的各組數(shù) 據(jù)。數(shù)據(jù)處理單元8基于這些數(shù)據(jù)組為各全息圖選出預(yù)計(jì)算好的控制圖樣。一些數(shù)據(jù)組以三維物體的模型提供，例如夜視系統(tǒng)探測(cè)的環(huán)境。數(shù)據(jù)處 理單元8將計(jì)算相應(yīng)的全息圖。投射的物體3， 4的虛擬距離d取決于全息圖。因此可獲得顯示物體3， 4的移動(dòng)，并且是通過(guò)確定新的全息圖并基于新的全息圖控制衍射單元8獲 得。顯示物體3， 4的簡(jiǎn)單偏移可通過(guò)帶有移動(dòng)算子的巻積計(jì)算。圖3圖解說(shuō)明了數(shù)據(jù)處理裝置8可獲取導(dǎo)航系統(tǒng)20和夜;魄系統(tǒng)21的信自權(quán)利要求
1.一種用于顯示數(shù)據(jù)的方法，其包含以下步驟提供要分別顯示的第一組數(shù)據(jù)和第二組數(shù)據(jù)；創(chuàng)建三維場(chǎng)景，所述場(chǎng)景在第一層顯示第一組數(shù)據(jù)，并且在第二層顯示第二組數(shù)據(jù)，所述第一層和第二層以特定的虛擬距離相隔開(kāi)；通過(guò)參考光束確定相應(yīng)于場(chǎng)景記錄的全息圖；根據(jù)確定的全息圖設(shè)定多個(gè)可控制的相位延遲元件；通過(guò)用相干光源照射多個(gè)相位延遲元件重構(gòu)全息圖；和通過(guò)汽車的擋風(fēng)玻璃將重構(gòu)的全息圖的光線引導(dǎo)到駕駛員的視野內(nèi)。
2. 按權(quán)利要求l所述的方法，其中，在駕駛員的視覺(jué)印象中，所述第一 層比第二層離擋風(fēng)玻璃更近。
3. 按權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述場(chǎng)景的第一層的透明區(qū)域是全 透明或半透明的。
4. 按權(quán)利要求3所述的方法，所述透明區(qū)域不包括要顯示的數(shù)據(jù)。
5. 按權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述第一組數(shù)據(jù)包含比所述第 二組數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)更高的tt據(jù)。
6. 按權(quán)利要求1所述的方法，其中，增強(qiáng)的視覺(jué)系統(tǒng)以汽車環(huán)境的三維 表示形式提供所述第二組數(shù)據(jù)。
7. 按權(quán)利要求1所述的方法，其中，導(dǎo)航系統(tǒng)提供指明去所選目的地方 向的所述第一組lt據(jù)，所述第一層顯示相應(yīng)于所述方向的標(biāo)記。
8. —種全息信息顯示裝置，其包含 多個(gè)可控制的、用于形成全息圖的相位延遲元件； 用于通過(guò)照射全息圖重構(gòu)全息圖的相干光源；用于接收第一和第二組數(shù)據(jù)的接口 ；一場(chǎng)景構(gòu)成裝置，用于根據(jù)在第一和第二層的第一和第二組數(shù)據(jù)自動(dòng)創(chuàng) 建場(chǎng)景，所述第一層和所述第二層以特定的距離隔開(kāi)；一轉(zhuǎn)換單元，用于通過(guò)參考光束自動(dòng)計(jì)算相應(yīng)于場(chǎng)景記錄的全息圖；和 一個(gè)控制單元，用于根據(jù)計(jì)算得到的全息圖控制多個(gè)相位延遲元件。
9. 按權(quán)利要求8所述的全息信息顯示裝置，其中，加強(qiáng)的視覺(jué)系統(tǒng)與 用于以汽車環(huán)境的三維表示形式提供第二組數(shù)據(jù)的接口相連接。10.按權(quán)利要求9所述的全息信息顯示裝置，其中， 一導(dǎo)航系統(tǒng)連接在 用于提供指明去往目的地方向的第 一組數(shù)據(jù)的接口上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種顯示數(shù)據(jù)的方法。提供分別顯示的第一組數(shù)據(jù)和第二組數(shù)據(jù)。創(chuàng)建在第一層顯示第一組數(shù)據(jù)，在第二層顯示第二組數(shù)據(jù)的三維場(chǎng)景。第一層和第二層以特定的虛擬距離隔開(kāi)。相應(yīng)于場(chǎng)景記錄的全息圖通過(guò)參考光束確定。根據(jù)所確定的全息圖設(shè)定多個(gè)可控制的相位延遲元件。全息圖通過(guò)用相干光源照射所述多個(gè)相位延遲元件重構(gòu)。重構(gòu)的全息圖的光線通過(guò)汽車的擋風(fēng)玻璃被引向駕駛員的視野內(nèi)。
文檔編號(hào)G02B5/32GK101241233SQ20081000324
公開(kāi)日2008年8月13日 申請(qǐng)日期2008年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月9日
發(fā)明者丹尼爾·薩爾博姆, 史蒂文·斯特林費(fèi)洛, 彼得·布蘭特, ?？啤げ闋?申請(qǐng)人:Gm全球科技運(yùn)作股份有限公司