一种投影系统、增强现实眼镜、车以及终端

1.本技术涉及光学领域，并且更具体地，涉及一种投影系统、增强现实眼镜、车以及终端。


背景技术：

2.全息光学元件作为一种轻薄化、高衍射效率的光学器件具有良好的应用前景，因而全息显示系统应用而生。相比于传统的显示系统，全息显示系统由于使用了全息光学元件，而全息光学元件具有良好的波长选择性、角度选择性以及较高的衍射效率，因此系统将获得高亮度、无重影、轻薄化的高质量显示。
3.目前全息显示系统还存在一系列像差问题影响成像质量，比如像散、色差、球差、慧差、畸变、色彩偏移问题等。目前尚未有效方法解决全息显示系统中的像差问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术提供一种投影系统、增强现实眼镜、车以及终端，有助于减小投影系统的体积，占用空间较小，同时，能够有效提高图像的成像质量。
5.第一方面，提供了一种投影系统，包括：相位补偿装置和全息叠加器；所述相位补偿装置，用于对接收到的图像的光线进行第一相位补偿以及色差校正，将输出的所述图像的光线反射到所述全息叠加器；所述全息叠加器，用于对所述相位补偿装置输出的所述图像的光线进行第二相位补偿，并将经过第二相位补偿后的所述图像的光线偏转投入人眼，以使得所述图像的光线成放大的像。在本技术实施例的投影系统中，相位补偿装置在进行第一相位补偿以及色差校正后，将光路反射到全息叠加器，然后利用全息叠加器对相位补偿装置输出的所述图像的光线进行第二相位补偿。本技术实施例通过折叠光路，使得光路变小，从而使得系统的体积较小。并且，本技术实施例的投影系统制作简单，图像的成像质量较好。
6.可选地，所述全息叠加器还用于对所述图像的光线进行放大。系统的放大功能主要由全息叠加器102承担，因此其前端光学元件孔径相对较小，通过引入相位补偿装置101进行补偿，所需制作的光学元件孔径较小、实现较简单。
7.在一种可能的实现方式中，所述全息叠加器用于对所述相位补偿装置输出的所述图像的光线进行第二相位补偿，包括：对所述相位补偿装置输出的所述图像的光线的像散进行补偿。在一种可能的实现方式中，所述相位补偿装置用于对所述图像的光线进行第一相位补偿，包括：对所述图像的光线的球差和慧差进行补偿。因此，全息叠加器102的相位补偿功能可与相位补偿装置101一起对像差进行补偿，减小相位补偿装置101的复杂度与体积，能够有效消除像差，提高成像质量。
8.在一种可能的实现方式中，所述全息叠加器为通过加入空间光调制器和/或自由曲面镜进行全息曝光加工而成。
9.在一种可能的实现方式中，所述全息叠加器出射的中心投影光线与所述全息叠加
器的法线方向存在夹角。中心投影光线即人眼中心与全息叠加器中心的连线方向的投影光线。
10.在一种可能的实现方式中，所述投影系统应用于车载抬头显示系统中；所述全息叠加器贴合于车的挡风玻璃处(比如，挡风玻璃的内表面)或夹在挡风玻璃中；所述相位补偿装置设置于车的中控台。将全息叠加器贴合于车的挡风玻璃处，这种方式工艺较为简单。将全息叠加器夹在挡风玻璃中(比如，夹层玻璃)，能够避免全息叠加器因外部环境的变化而受到损坏或腐蚀，可靠性较高。
11.可选地，所述投影系统还包括图像源，用于将所述图像的光线发送给所述相位补偿装置；所述图像源至所述全息叠加器的累计光程d0的取值范围为200毫米～600毫米；所述全息叠加器在第一方向的焦距f
hoex
的取值范围为202.70毫米～681.82毫米，所述全息叠加器在第二方向的焦距f
hoey
的取值范围为200.31毫米～679.03毫米，其中，第一方向为水平方向，第二方向为竖直方向。
12.可以理解，上述取值范围为示例性描述，并不对本技术实施例构成限定。
13.在一种可能的实现方式中，所述全息叠加器出射的中心投影光线与所述全息叠加器的法线方向平行。可以理解，在实际应用中，“平行”可以理解为近似平行。
14.可选地，所述投影系统应用于增强现实ar眼镜；所述全息叠加器设置于镜片处；所述相位补偿装置设置于所述ar眼镜的镜腿中。
15.可选地，所述投影系统还包括图像源，用于将所述图像的光线发送给所述相位补偿装置；所述图像源至全息叠加器的累计光程d0的取值范围为30毫米～65毫米；所述全息叠加器在第一方向的焦距f
hoex
的取值范围为30.36毫米～2191.01毫米，所述全息叠加器在第二方向的焦距f
hoey
的取值范围为30.18毫米～69.52毫米。
16.可以理解，上述取值范围为示例性描述，并不对本技术实施例构成限定。
17.在一种可能的实现方式中，所述相位补偿装置包括：反射式全息光学元件。因此，通过引入反射式全息光学元件，系统的色差在投影光波长线宽小于10纳米内可以得到校正。
18.可选地，除了上述反射式全息光学元件外，所述相位补偿装置还包括至少一个自由曲面镜。因此，通过引入反射式全息光学元件以及至少一个自由曲面镜(比如，自由曲面反射镜)，系统的色差在投影光波长线宽小于10纳米内可以得到校正。
19.在一种可能的实现方式中，所述相位补偿装置包括：至少一个自由曲面镜。可选地，所述相位补偿装置接收的图像的光线的三色波长线宽小于3纳米。因此，通过引入至少一个自由曲面镜(比如，自由曲面透镜)，系统的色差在投影光波长线宽小于3纳米内可以得到校正。
20.在一种可能的实现方式中，所述图像源还用于对所述图像的光线进行畸变预处理。
21.通过上述畸变预处理，可以有效消除图像的畸变问题，减少由畸变引起的像差，提高成像质量。
22.在一种可能的实现方式中，所述投影系统还包括图像源，所述图像源还用于对所述图像的光线进行色彩偏移预处理。本技术通过在图像源处加入色彩偏移预处理，并结合眼动追踪技术，实现在眼动范围内色彩偏移像差的校正，以使得成像后各单色组分成像点
重合，以减少像差。
23.在一种可能的实现方式中，所述相位补偿装置还包括平面反射镜。
24.在一种可能的实现方式中，本技术实施例中的相位补偿装置可以包括一个或多个反射式相位补偿元件组合，以提供更多像差优化的设计自由度，容易达到良好的像差校正效果。
25.第二方面，提供了一种增强现实眼镜，包括上述第一方面中能够应用于增强现实眼镜中的任一投影系统。
26.第三方面，提供了一种车，包括上述第一方面中能够应用于车中的任一投影系统。
27.第四方面，提供了一种终端，包括如第一方面中任一种实现方式中的投影系统。
28.第五方面，提供了一种投影方法，该方法包括：对接收到的图像的光线进行第一相位补偿以及色差校正，将输出的所述图像的光线反射到全息叠加器；对相位补偿装置输出的所述图像的光线进行第二相位补偿，并将经过第二相位补偿后的所述图像的光线偏转投入人眼，以使得所述图像的光线成放大的像。
附图说明
29.图1是像散产生的原因的示意图。
30.图2示出了根据本技术实施例的投影系统200的示意性框图。
31.图3是本技术实施例的投影系统应用于车载抬头显示系统中的一个示例。
32.图4是本技术实施例的投影系统应用于车载抬头显示系统中的参数示例图。
33.图5示出了相位补偿元件组合的一个示例图。
34.图6示出了相位补偿元件组合的另一个示例图。
35.图7是本技术实施例的投影系统应用于ar眼镜中的一个示例图。
36.图8是本技术实施例的投影系统应用于ar眼镜中的另一个示例图。
37.图9是本技术实施例的投影系统应用于ar眼镜中的参数示例图。
38.图10示出了相位补偿元件组合的一个示例图。
39.图11示出了本技术实施例的一个仿真效果图。
40.图12示出了经过畸变预处理后的仿真效果图。
41.图13是本技术实施例中获取色彩预处理偏移量的过程的示例图。
42.图14是本技术实施例中获取色彩预处理偏移量的方法的示意图。
43.图15是利用色彩偏移预处理的效果对比图。
具体实施方式
44.下面将结合附图，对本技术中的技术方案进行描述。
45.本技术实施例的技术方案可应用于各种增强现实(augmented reality，ar)投影显示系统、透明式投影显示系统中，比如，抬头显示(head up display，hud)系统，头戴式可视设备(head mount display，hmd)(比如ar眼镜)，橱窗/车窗投影显示等。可以理解，抬头显示系统包括但不限于车载/航天/舰载抬头显示等。
46.为了便于理解，首先对本技术涉及到的一些概念或术语作简单介绍。
47.全息投影显示系统中的像差会影响成像质量。图像像散和色差是全息投影显示系
统的像差的主要来源之一。
48.图像像散产生的原因如下：全息叠加器作为光束偏转器，为避免衍射像和反射像重叠，衍射角与入射角为非同轴设计，这样导致出射光束在水平方向和竖直方向的的光束孔径不一致，从而产生像散。为便于理解，这里结合图1描述像散产生的原因。如图1所示，全息光学元件的法线方向与光线的输出方向的夹角为θ。同轴水平出射时的光束孔径为d1,离轴倾斜出射时的光束孔径为d2，则d1和d2之间存在关系式：d2＝d1cosθ。由于光束孔径的变化，实际成像距离q
′
将与共轴成像距离q存在偏差，两者之间存在关系式：q
′
＝q
·
cos2θ。
49.色差产生的原因如下：光学元件对不同波长的光具有不同的光学响应，即色散效应，当投影光源具有一定线宽时会带来像差。
50.另外，全息投影显示系统的像差还可能包括球差、慧差以及畸变。
51.全息叠加器的初级像差(包括球差、慧差以及像散)可以通过以下公式表示：
[0052][0053]
其中，x和y为波面上点的横纵坐标。上式中，第一项为球差，其中，s是球差系数；第二项是慧差，其中，c是慧差系数；第三项是慧差，其中，c是慧差系数；第三项是像散，其中，a是像散系数。各系数的表达式如下：
[0054][0055][0056][0057][0058][0059][0060]
其中，x和y为相应的物点或像点在xy平面的坐标，l为相应的物点或像点和坐标原点的距离(角标o代表曝光记录时的物光，角标r代表曝光记录时的参考光，角标i代表复现时的像光，角标c代表复现时的复现光)，坐标系的定义满足xy平面和全息叠加器共面，坐标原点位于全息叠加器的中心。
[0061]
这里作统一说明，本技术实施例中出现的公式(包括上文和下文中的公式)，各等式等号的左右两边误差容忍度为
±
15％。
[0062]
畸变产生的原因如下：全息叠加器作为成像元件对图像进行放大成像时，图像边缘会产生畸变。
[0063]
本技术提出了一种投影系统，通过引入相位补偿装置来消除像散和色差带来的像差问题，有助于提高全息投影显示系统的成像质量。
[0064]
下面结合图2至图15描述本技术实施例的投影系统。
[0065]
图2示出了根据本技术实施例的投影系统200的示意性框图。如图2所示，所述投影系统200包括相位补偿装置101以及全息叠加器(holographic combiner)102。
[0066]
所述相位补偿装置101，用于对接收到的图像的光线进行第一相位补偿以及色差校正，将输出的所述图像的光线反射到所述全息叠加器102。
[0067]
所述全息叠加器102，用于对所述相位补偿装置101输出的所述图像光线进行第二相位补偿，并将经过第二相位补偿后的所述图像的光线偏转投入人眼，以使得所述图像的光线成放大的像。比如，所述图像的光线在人眼处成正立放大的虚像。
[0068]
其中，所述全息叠加器102对非设计响应角度或响应波长外的光透明(或者说，所述全息叠加器102对不满足设计投影角度与投影波长的光线具有高透过率)，使得人眼在观察到所述图像的同时，还可通过所述全息叠加器观察外部现实场景，两者叠加达到增强显示效果。
[0069]
在本技术实施例的投影系统中，相位补偿装置在进行第一相位补偿以及色差校正后，将光路反射到全息叠加器，然后利用全息叠加器对相位补偿装置输出的所述图像的光线进行第二相位补偿。本技术实施例通过折叠光路，使得光路变小，从而使得系统的体积较小。并且，本技术投影系统制作简单，图像的成像质量较好。
[0070]
在本技术实施例中，通过在投影系统中加入相位补偿装置101，利用相位补偿装置101对以下像差中的至少一项中的至少一项进行校正：像散，球差，慧差，并结合全息叠加器102进一步校正其他像差，能够有效消除像差，提高成像质量。
[0071]
比如，相位补偿装置101对像散进行相位补偿，全息叠加器102对球差和慧差进行相位补偿。
[0072]
又比如，相位补偿装置101对球差和慧差进行相位补偿，全息叠加器102对像散进行相位补偿。系统的放大功能主要由全息叠加器102承担，因此其前端光学元件孔径相对较小，通过引入相位补偿装置101进行补偿，所需制作的光学元件孔径较小、实现较简单；并且，全息叠加器102的相位补偿功能可与相位补偿装置101一起对像差进行补偿，减小相位补偿装置101的复杂度与体积。
[0073]
应理解，全息叠加器102的名称并不对本技术实施例构成限定。全息叠加器102也可以理解为具备上述全息叠加器102功能的全息装置。
[0074]
本技术实施例对相位补偿装置101接收到的图像的来源不作限定。所述投影系统中可以包括图像源，也可以不包括图像源。对于投影系统不包括图像源的情形，相位补偿装置接收到的图像可以来自外部设备(比如，终端设备)，只要能发图像给投影系统即可。
[0075]
应理解，本技术实施例对相位补偿装置101接收图像的方式不作限定。比如，相位补偿装置101接收到的图像可以是外部设备发出的图像的光线经过投射和/或发射，到达所述相位补偿装置101。
[0076]
可选地，所述投影系统还包括图像源100。所述图像源100用于产生图像，其中，所述图像的光线投射至所述相位补偿装置101。可以理解，本技术实施例对图像源100的具体形式不作限定。图像源100可以是自发光一体式平板显示，也可以是加散射屏的显示模块。例如，图像源100可以是以下任一项：发光二极管(light emitting diode，led)、微发光二极管micro-led、有机发光二极管(organic light emitting diode，oled)、液晶显示(liquid crystal display，lcd)、数字微镜器件(digital micromirror device，dmd)、微
机电系统(micro-electro-mechanical system，mems)。可选地，可以选择窄线宽led或激光光源作为图像源100。
[0077]
为了对像散进行校正，相位补偿装置101可以在单个方向上或多个方向上进行第一相位补偿，以使得全息叠加器102在第一方向的成像距离和第二方向的成像距离相同。比如，单个方向可以是第一方向或第二方向。又比如，多个方向可以是第一方向以及第二方向。
[0078]
可以理解，本技术实施例对相位补偿装置101中包括的相位补偿元件的数量、类型或组合形式不作限定。比如，相位补偿元件的类型可以包括反射式相位补偿元件和/或透射式相位补偿元件。
[0079]
相位补偿装置101用于对所述图像的光线进行色差校正，具体包括：相位补偿装置101与全息叠加器102具有相反的色散特性，可以在图像源rgb三色波长线宽的特定范围内实现色差校正，即色差在相位补偿装置101和全息叠加器102正负相抵消。比如，相位补偿装置101包括全息光学元件，该全息光学元件用于实现色差校正的功能。
[0080]
可选地，相位补偿装置101包括全息光学元件。可选地，相位补偿装置101还包括以下光学元件中的一项或多项：衍射光学元件、微纳光学元件(超表面或二维材料等)。相位补偿装置101进行色差校正的图像的三色波长线宽小于10纳米。换种表述，相位补偿装置101接收到的图像的光线的三色波长线宽小于10纳米。
[0081]
进一步地，除了衍射光学元件、全息光学元件、微纳光学元件(超表面或二维材料等)中的一项或多项以外，相位补偿装置101还包括至少一个自由曲面镜。也就是说，可以采用衍射光学元件、全息光学元件、微纳光学元件中的至少一项，以及，至少一个自由曲面镜，实现色差校正。可以理解，这里的自由曲面镜可以代表一类曲面镜，比如，自由曲面镜可以包括二次曲面镜、柱面镜或棱镜等。或者，这里的自由曲面镜也可以代表一种曲面镜本身，比如，本领域技术人员所理解的自由曲面镜。这里，相位补偿装置101除了包括衍射光学元件、全息光学元件、微纳光学元件(超表面或二维材料等)中的一项或多项以外，还包括至少一个自由曲面镜，此时，相位补偿装置101进行色差校正的图像的三色波长线宽也小于10纳米。换种表述，相位补偿装置101接收到的图像的光线的三色波长线宽也小于10纳米。
[0082]
示例性地，相位补偿装置101包括一个全息光学元件以及一个自由曲面镜。该自由曲面镜(可以是自由曲面反射镜)接收图像的光线，并对接收到的图像的光线进行第一相位补偿。该自由曲面镜反射的光线到达全息光学元件，该全息光学元件对从自由曲面镜接收的图像的光线进行色差校正。
[0083]
可以理解，这里的相位补偿装置101只是示例性地描述，本技术并不限于此。比如，相位补偿装置中包括的全息光学元件和自由曲面镜的位置可以互调。又比如，相位补偿装置中包括的全息光学元件和/或自由曲面镜的数目可以多个。
[0084]
或者，可选地，相位补偿装置101包括：至少一个自由曲面镜。至少一个自由曲面镜接收图像的光线，并对所图像的光线进行第一相位补偿以及色差校正。也就是说，可以利用至少一个自由曲面镜实现色差校正。这里，用于实现色差校正的自由曲面镜为自由曲面透镜。此时，所述相位补偿装置还包括反射镜，用于反射图像的光线。自由曲面镜的含义可以参考上文，这里不作赘述。这里，相位补偿装置101不包括全息光学元件。相位补偿装置101进行色差校正的图像的三色波长线宽小于3纳米。换种表述，相位补偿装置101接收到的图
像的光线的三色波长线宽小于3纳米。
[0085]
在一种可能的实现方式中，所述全息叠加器102用于对所述相位补偿装置101输出的所述图像的光线进行第二相位补偿，包括：对所述相位补偿装置101输出的所述图像的光线的像散进行相位补偿。所述相位补偿装置101用于对所述图像的光线的球差和慧差进行相位补偿。其中，所述全息叠加器102在第一方向的成像距离与第二方向的成像距离相同，所述第一方向与所述第二方向正交(或者说垂直)。也就是说，全息叠加器102可以对所述图像的光线的像散进行校正，同时，相位补偿装置101对所述图像的光线的球差和慧差进行第一相位补偿以及色差校正，提高了全息显示系统的成像质量。
[0086]
在本技术实施例中，所述图像的光线的球差、慧差以及色差通过相位补偿装置101实现校正，所述图像的光线的像散可通过全息叠加器102本身实现校正，极大提高了全息显示系统的成像质量。
[0087]
可选地，所述全息叠加器102通过加入空间光调制器和/或自由曲面镜提供相位补偿因子进行全息曝光加工而成。比如，自由曲面镜可以是柱面镜。自由曲面镜的含义可以参考上文，这里不作赘述。
[0088]
可选地，所述全息叠加器102可以为全息薄膜，厚度不超过1毫米，可以贴合在应用场景中的透明衬底表面或夹在夹层材料中间。本领域技术人员可知，透明衬底或夹层材料通常为应用场景中已经存在的玻璃或透明塑料。人眼可以观察到全息叠加器102发出的投影光线在前方所成的正立放大的虚像，同时透过透明衬底或夹层材料可以观察到外界现实景象，这样现实景象与虚像融合，实现增强现实显示结果。
[0089]
应理解，本技术实施例对全息叠加器102的形状不作限定。比如，全息叠加器102可以为椭圆形，矩形，不规则形状，或基于应用场景设计相应的性状等。
[0090]
作为一种可能的实现方式，所述全息叠加器102出射的中心投影光线与所述全息叠加器102的法线方向存在夹角。中心投影光线即人眼中心与全息叠加器中心的连线方向的投影光线。
[0091]
本技术实施例的投影系统可以应用于车载抬头显示系统中。相应地，全息叠加器102贴合于车的挡风玻璃处或夹在挡风玻璃中；所述相位补偿装置101设置于车的中控台。全息叠加器102贴合于车的挡风玻璃处，可以贴合于车的挡风玻璃内表面。将全息叠加器102贴合于车的挡风玻璃，这种方式工艺较为简单。将全息叠加器102夹在挡风玻璃中(比如，夹层玻璃)，能够避免全息叠加器因外部环境的变化而受到损坏或腐蚀，可靠性较高。
[0092]
可选地，图像源100可以设置于车的中控台。可以理解，所述图像源100可以是外接设备，可支持插拔，也可以是投影系统中的图像源，也可以是车载抬头显示系统中的图像源，对此不作限定。所述图像源100发出的图像的光线的亮度是可调的，可以随着外界环境亮度自适应调节，比如，白天会变亮，晚上会变暗。
[0093]
以图3中的示例描述本技术实施例的投影系统应用于车载抬头显示系统中的一个示例。如图3所示，图像源100与相位补偿装置101可以设置于车的中控台内部；全息叠加器102可以贴合于车的前挡风玻璃的内表面或夹在前挡风夹层玻璃中。图像源100生成的图像的光线通过相位补偿装置101的反射，再通过中控台表面的透明开口将所述图像的光线投影至全息叠加器102上。光线被全息叠加器102衍射后投射至人眼中，成正立放大的虚像。并且，人眼透过前挡风玻璃可见车外界的现实场景。该虚像与该车外界的现实场景相融合，二
者叠加达到增强显示效果。例如，车外界的现实场景包括但不限于车道、行人/车辆/交通指示标记、导航指示等。
[0094]
本技术对图像源100与相位补偿装置101所在的位置不作具体限定。比如，以车载hud为例，图像源100与相位补偿装置101可以组成一个hud光机置于内饰方向盘背面空间内(比如汽车的仪表盘内部位置)。全息叠加器102贴在车挡风玻璃内表面或者夹在挡风玻璃之中。在车载抬头显示系统中，所述相位补偿装置101可以对所述图像的光线在第一方向和/或第二方向上进行第一相位补偿。
[0095]
作为一种实施例，在车载抬头显示系统中，所述相位补偿装置101可用于补偿所述图像的球差和慧差；所述全息叠加器102可用于补偿所述图像的光线的像散。可选地，所述投影系统还包括图像源100，所述图像源100用于将所述图像的光线发送给所述相位补偿装置101。
[0096]
示例性地，所述图像源100至全息叠加器102的累计光程d0的取值范围为200毫米～600毫米；全息叠加器中心法线方向与水平方向夹角θ为10
°
～70
°
，全息叠加器102所成虚像至全息叠加器102的距离di为5米至15米；所述全息叠加器在第一方向的焦距f
hoex
的取值范围为202.70毫米～681.82毫米，所述全息叠加器在第二方向的焦距f
hoey
的取值范围为200.31毫米～679.03毫米。其中，第一方向为水平方向，第二方向为竖直方向。
[0097]
可选地，上述示例中的f
hoex
和f
hoey
分别满足下式：
[0098][0099][0100]
对于相位补偿装置101校正图像的光线的球差和慧差，可选地，在车载抬头显示系统中，所述相位补偿装置101中加入的相位补偿因子满足下式：
[0101][0102]
其中，k为光波矢量，s表示球差系数，x表示波面上点的横坐标，y为波面上点的纵坐标，c
x
表示慧差系数，p为缩放因子。
[0103]
具体而言，相位补偿装置101通过其光学元件的面型和/或相位累积分布，可提供上述相位补偿因子，用以补偿图像的光线的球差和慧差。其中，通过设计光学元件的面型(比如，自由曲面镜)产生的不同光程可以生成不同的相位补偿因子。通过光学元件的相位累计分布提供相位补偿因子可以通过以下光学元件中的一项或多项实现：衍射光学元件、全息光学元件、微纳光学元件(超表面或二维材料等)。
[0104]
作为一种实施例，在车载抬头显示系统中，所述相位补偿装置101可用于补偿图像的光线的像散；所述全息叠加器102可用于补偿所述图像的光线的球差和慧差。结合以下三种方式描述该实施例：
[0105]
方式一，相位补偿装置101对所述图像的光线在第一方向和第二方向上进行第一相位补偿。相位补偿装置101在第一方向和第二方向上均具备焦距(或者说光焦度)，其中，第一方向为水平方向，第二方向为竖直方向。
[0106]
在介绍相位补偿元件在第一方向和/或第二方向上具备的焦距之前，为了便于理解，先结合图4描述下文定义的参数：do，di，dc，θ。图4是本技术的投影系统应用于hud的侧视
图的示例。如图4所示，do是所述图像源100到所述全息叠加器102的累计光程距离，di是全息叠加器102所成虚像到全息叠加器102的距离，dc是相位补偿装置101到所述全息叠加器102的距离，θ是全息叠加器中心法线方向与第一方向的夹角，d
mx
是在第一方向上相位补偿装置101对所述全息叠加器102所成的虚物(即第一方向中间像位置)与所述全息叠加器102的距离，d
my
是在第二方向上相位补偿装置101对全息叠加器102所成的虚物(即第二方向中间像位置)与全息叠加器102的距离。其中，第一方向是水平方向，第二方向是竖直方向。do＝ds dc，即图像源100到全息叠加器102的累计光程距离。ds是图像源100(或同轴等效100)到相位补偿装置101的距离。第一方向中间像位置的含义为：第一方向图像中间像最清楚的位置。这是因为相位补偿装置101在第一方向具有光焦度，所以在第一方向图像成像位置最清晰位置相对于同轴等效100发生变化。第二方向中间像位置的含义为：第二方向图像中间像最清楚的位置。这是因为相位补偿装置101在第二方向具有光焦度，所以在第二方向图像成像位置最清晰位置相对于同轴等效100发生变化。全息叠加器102在第一方向与第二方向的成像距离相同，均为di，即第一方向的图像和第二方向的图像在di位置最清晰，达到消除像散的目的。
[0107]
对于该方式一，示例性地，当所述图像源100到所述全息叠加器102的累计光程距离do的取值范围为250毫米～312.5毫米，所述相位补偿元件到所述全息叠加器102的距离dc的取值范围为187.5毫米～250毫米，所述人眼至全息叠加器102中心连线方向与全息叠加器102的法线方向夹角θ的取值为45度时，所述相位补偿装置101在所述第一方向的焦距f
comx
的取值范围为-1203.1毫米～-350.0毫米，所述相位补偿装置101在所述第二方向的焦距f
comy
的取值范围为450毫米～1296.9毫米。
[0108]
可选地，上述示例中的f
comx
满足下式：
[0109][0110]fcomy
满足下式：
[0111][0112]
所述d
mx
满足下式：
[0113][0114]
所述d
my
满足下式：
[0115][0116]fhoe
满足下式：
[0117][0118]
上述公式中的各个参数的含义这里不作赘述。
[0119]
方式二，相位补偿装置101对所述图像的光线在第一方向上进行第一相位补偿，使得第一方向上的成像距离等于第二方向上的成像距离。相位补偿装置101在第一方向上具备焦距(或者说光焦度)。
[0120]
其中，第一方向为水平方向，第二方向为竖直方向。例如：当所述图像源100到所述全息叠加器102的累计光程距离do的取值范围为250毫米～312.5毫米，所述相位补偿装置101到所述全息叠加器102的距离dc的取值范围为187.5毫米～250毫米，所述人眼至全息叠加器中心连线方向与全息叠加器法线方向夹角θ的取值为45度时，所述相位补偿装置101在所述第一方向的焦距f
comx
的取值范围为-1203.1毫米～-350.0毫米，所述相位补偿装置101在所述第二方向的焦距为无穷大。
[0121]
可选地，上述示例中的f
comx
满足下式：
[0122][0123]dmx
满足下式：
[0124][0125]fhoe
满足下式：
[0126][0127]
上述公式中的各个参数的含义这里不作赘述。
[0128]
方式三，相位补偿装置101对所述图像的光线在第二方向上进行第一相位补偿，使得在第二方向上的成像距离等于第一方向上的成像距离。所述相位补偿装置101在第二方向上具备焦距(或者说光焦度)。第一方向为水平方向，第二方向为竖直方向。例如：当所述图像源100到所述全息叠加器102的累计光程距离do的取值范围为250毫米～312.5毫米，相位补偿装置101到所述全息叠加器102的距离dc的取值范围为187.5毫米～250毫米，所述人眼至全息叠加器中心连线方向与全息叠加器法线方向夹角θ的取值为45度时，所述相位补偿装置101在所述第二方向的焦距f
comy
的取值范围为450毫米～1296.9毫米，所述相位补偿装置101在所述第一方向的焦距为无穷大。
[0129]
可选地，上述示例中的f
comy
满足下式：
[0130][0131]
所述d
my
满足下式：
[0132][0133]fhoe
满足下式：
[0134][0135]
上述公式中的各个参数的含义这里不作赘述。
[0136]
在所述三种方式中，相位补偿装置101中包括一个相位补偿元件，即通过一个相位补偿元件实现上述功能，但本技术并不限于此。
[0137]
可选地，在本技术实施例中(包括本技术实施例的投影系统应用于hud的场景和应用于hmd的场景)，相位补偿装置101可以包括一个或多个相位补偿元件组合。一个相位补偿
元件组合可以由反射式相位补偿元件，透射式相位补偿元件，以及，平面反射镜中的一项或多项组成。并且，本技术对一个相位补偿元件组合中包括的反射式相位补偿元件的数目，透射式相位补偿元件的数目，或平面反射镜的数目不作具体限定。比如，一个相位补偿元件组合包括一个相位补偿元件(可以是反射式相位补偿元件或透射式相位补偿元件)和一个平面反射镜。又比如，一个相位补偿元件组合包括两个相位补偿元件和至少一个平面反射镜。
[0138]
相比于相位补偿装置101包括一个相位补偿元件的情形，包括一个或多个反射式相位补偿元件组合的相位补偿装置101可以提供更多像差优化的设计自由度，容易达到良好的像差校正效果，有利于减小全息叠加器的加工难度，并可通过加入平面反射镜的光路折叠减小光机体积。
[0139]
其中，反射式相位补偿元件可以是自由曲面反射镜、全息光学元件、衍射光学元件、微纳光学元件(超表面结构、二维材料等)。透射式相位补偿元件可以是柱透镜、自由曲面透镜、全息光学元件、衍射光学元件、微纳光学元件(超表面、二维材料等)，通过对面上各点累积的相位改变量不同来实现相位补偿以便校正像差。平面反射镜可以是宽带介质反射镜、金属反射镜、全息光学元件反射镜等。
[0140]
下面结合图5和图6描述本技术实施例的投影系统应用于hud中相位补偿元件组合的可能实现方式。
[0141]
图5示出了相位补偿元件组合的一个示例图。如图5所示，相位补偿装置101由反射式相位补偿元件101-1与101-2，以及两块平面反射镜103与104组成。其中，101-1与101-2为两块不同的自由曲面反射镜，利用其面型设计产生的不同光程可以生成不同的相位补偿因子。在图5中，图像源100产生的图像的光线投射到相位补偿元件101-1。光线经过相位补偿元件101-1反射到相位补偿元件101-2，随后经过平面反射镜103与104的反射到达全息叠加器102。相位补偿元件101-1与101-2的两次反射所叠加的相位补偿因子之和可以对全息叠加器的像差进行校正。平面反射镜103与104的作用在于实现光路折返，压缩了包含相位补偿元件组合与图像源的光机的整体安装体积，从而实现光机整体的体积优化。
[0142]
图6示出了相位补偿元件组合的另一个示例图。如图6所示，相位补偿装置101由透射式相位补偿元件101-1、平面反射镜103、反射式相位补偿元件101-2、平面反射镜104组成。具体的光路走向可以参考图6中示例，这里不作赘述。
[0143]
可以理解，图5和图6中的示例只是举例描述，本技术并不限于此。
[0144]
作为一种实现方式，对于全息叠加器102校正图像的光线的球差和慧差的情形，可选地，在车载抬头显示系统中，所述全息叠加器102中加入的相位补偿因子满足下式：
[0145][0146]
其中，k为光波矢量，s表示球差系数，x表示波面上点的横坐标，y为波面上点的纵坐标，c
x
表示慧差系数。
[0147]
具体而言，全息叠加器102可以通过加入空间光调制器和/或自由曲面镜进行全息曝光加工而成。全息叠加器102提供的上述相位补偿因子可用于补偿图像的光线的球差和慧差。
[0148]
这里作统一说明，相位补偿因子的取值的误差容忍度为
±
15％。以下出现相位补偿因子的地方不再赘述。
[0149]
作为另一种可能的实现方式，所述全息叠加器102出射的中心投影光线与所述全息叠加器102的法线方向平行。中心投影光线的定义可以参考前文描述，这里不作赘述。可以理解，在实际应用中，“平行”可以理解为近似平行。
[0150]
本技术实施例的投影系统可应用于hmd中(比如ar眼镜)。下文以ar眼镜为例描述。可选地，全息叠加器102设置于镜片处。比如，全息叠加器102贴合于镜片表面(内表面或外表面)。可以理解，全息叠加器102也可以不贴合于镜片表面，与镜片存在空隙，对此不作具体限定。又比如，全息叠加器102夹在镜片中。相位补偿装置101设置于图像源100处。
[0151]
作为一种实施例，在ar眼镜中，所述相位补偿装置101可用于补偿所述图像的球差和慧差；所述全息叠加器102可用于补偿所述图像的光线的像散。可选地，所述投影系统还包括图像源100，所述图像源100至所述全息叠加器102的累计光程d0的取值范围为30毫米～65毫米；相位补偿装置101出射的中心投影光线方向与全息叠加器法线方向的夹角θ为45
°
～75
°
，全息叠加器102所成虚像至全息叠加器102的距离di为1米至5米，所述全息叠加器102在第一方向的焦距f
hoex
的取值范围为30.36毫米～2191.01毫米，所述全息叠加器102在第二方向的焦距f
hoey
的取值范围为30.18毫米～69.52毫米。可选地，图像源100设置于所述ar眼镜的镜腿中。第一方向为水平方向，第二方向为竖直方向。
[0152]
可选地，上述示例中的的f
hoex
和f
hoey
分别满足下式：
[0153][0154][0155]
相位补偿装置101校正图像的光线的球差和慧差，可选地，在ar眼镜中，所述相位补偿装置101中加入的相位补偿因子满足下式：
[0156][0157]
其中，k为光波矢量，s表示球差系数，x表示波面上点的横坐标，y为波面上点的纵坐标，c
x
表示慧差系数，p为缩放因子。
[0158]
具体而言，相位补偿装置101通过其光学元件的面型和/或相位累积分布，可提供上述相位补偿因子，用以补偿图像的光线的球差和慧差。关于光学元件的面型和相位累积分布的描述可以参考上文，这里不再赘述。
[0159]
以图7中的示例描述本技术实施例的投影系统应用于ar眼镜中的一个示例。如图7所示，图像源100与相位补偿装置101放置于眼镜的镜腿之中，全息叠加器102贴合于眼镜片表面或者夹在眼镜片材料中。应理解，图7中所示的图像成像只是示例性地描述，并不对本技术实施例构成限定。具体的光路走向可以参考图7中示例，这里不作赘述。
[0160]
以图8中的示例描述本技术实施例的投影系统应用于ar眼镜中的一个示例。如图8所示，图像源100与相位补偿装置101放置于眼镜的镜腿之中，全息叠加器102贴合于眼镜片表面或者夹在眼镜片材料中。比如，全息叠加器102为椭圆形，可位于镜片中心，以便全息叠加器102将成像衍射至人眼。应理解，图8中的结构只是示例性地描述，本技术不限于此。还
应理解，图8中带箭头的虚线是对光路走向的示例，并无特殊含义。
[0161]
作为一种实施例，在ar眼镜中，所述相位补偿装置101可用于补偿图像的光线的像散；所述全息叠加器102可用于补偿所述图像的光线的球差和慧差。在ar眼镜中，所述相位补偿装置101可以对所述图像的光线在第一方向和/或非第二方向上进行第一相位补偿。结合以下三种方式描述该实施例：
[0162]
方式一，相位补偿装置101对所述图像的光线在第一方向和第二方向上进行第一相位补偿。相位补偿装置101在第一方向和第二方向上均具备焦距(或者说光焦度)。
[0163]
在介绍相位补偿元件在倾斜方向和/或非倾斜方向上具备的焦距之前，为了便于理解，先结合图9描述下文定义的参数：do，di，dc，θ。图9是本技术的投影系统应用于hmd的俯视图的示例。如图9所示，di是全息叠加器102所成虚像到全息叠加器102的距离，dc是相位补偿装置101到所述全息叠加器102的距离，θ是相位补偿装置101出射的中心投影光线方向与全息叠加器102的法线方向的夹角，d
mx
是在第一方向上相位补偿装置101对所述全息叠加器102所成的虚物(即第一方向中间像位置)与所述全息叠加器102的距离，d
my
是在第二方向上相位补偿装置101对全息叠加器102所成的虚物(即第二方向中间像位置)与全息叠加器102的距离。应理解，图9中引入的虚线是便于标注各参数(包括do，di，d
mx
，d
my
)到所述全息叠加器102的中心的距离，并无特殊含义。其中，第一方向是水平方向；第二方向是竖直方向。do＝ds dc，即图像源100到全息叠加器102的累计光程距离。ds是图像源100(或同轴等效100)到相位补偿装置101的距离。第一方向中间像位置的含义为：第一方向图像中间像最清楚的位置。这是因为相位补偿装置101在第一方向具有光焦度，所以在第一方向图像成像位置最清晰位置相对于同轴等效100发生变化。第二方向中间像位置的含义为：第二方向图像中间像最清楚的位置。这是因为相位补偿装置101在第二方向具有光焦度，所以在第二方向图像成像位置最清晰位置相对于同轴等效100发生变化。全息叠加器102在第一方向与第二方向的成像距离相同，均为di，即第一方向的图像和第二方向的图像在di位置最清晰，达到消除像散的目的。
[0164]
示例性地，当所述图像源100到所述全息叠加器102的累计光程距离do的取值范围为50毫米～60毫米，所述相位补偿装置101出射中心光线与全息叠加器法线方向的夹角θ的取值为60度，所述相位补偿装置101在所述第一方向的焦距f
comx
的取值范围为-49.5毫米～-9.6毫米，所述相位补偿装置101在所述第二方向的焦距f
comy
的取值范围为32.1毫米～70.5毫米。可选地，上述示例中的f
comx
满足下式：
[0165][0166]fcomy
满足下式：
[0167][0168]
所述d
mx
满足下式：
[0169][0170]
所述d
my
满足下式：
[0171][0172]fhoe
满足下式：
[0173][0174]
方式二，相位补偿装置101对所述图像的光线在第一方向上进行第一相位补偿。相位补偿装置101在第一方向上具备焦距(或者说光焦度)。
[0175]
示例性地，当所述图像源100到所述全息叠加器102的累计光程距离do的取值范围为50毫米～60毫米，所述相位补偿装置101的出射中心光线与全息叠加器102的法线方向的夹角θ的取值为60度,所述相位补偿装置101在所述第一方向的焦距f
comx
的取值范围为-49.5毫米～-9.6毫米，所述相位补偿装置102在所述第二方向的焦距为无穷大。
[0176]
可选地，上述示例中的f
comx
满足下式：
[0177][0178]
所述d
mx
满足下式：
[0179][0180]fhoe
满足下式：
[0181][0182]
方式三，相位补偿装置101对所述图像的光线在第二方向上进行第一相位补偿。相位补偿装置101在第二方向上具备焦距(或者说光焦度)。
[0183]
示例性地，当所述图像源100到所述全息叠加器102的累计光程距离do的取值范围为50毫米～60毫米，所述相位补偿装置101出射中心光线与全息叠加器法线方向的夹角θ的取值为60度,所述相位补偿装置101在所述第二方向的焦距f
comy
的取值范围为32.1毫米～70.5毫米，所述相位补偿装置101在所述第一方向的焦距为无穷大。
[0184]
可选地，上述示例中的f
comy
满足下式：
[0185][0186]
所述d
my
满足下式：
[0187][0188]fhoe
满足下式：
[0189][0190]
类似地，在ar眼镜中，相位补偿装置101可以包括一个或多个相位补偿元件组合。关于相位补偿元件组合具体描述参见前文。下面结合图10描述本技术实施例的投影系统应用于ar眼镜中相位补偿元件组合的可能实现方式。
[0191]
图10示出了相位补偿元件组合的一个示例图。如图10所示，相位补偿装置101(或者说相位补偿元件组合)由两块反射式相位补偿元件101-1与101-2组成。具体的光路走向可以参考图10中示例，这里不作赘述。可选地，也可以将其中一块反射式相位补偿元替换为平面反射镜。平面反射镜可用作光路折返。
[0192]
作为一种实现方式，对于全息叠加器102校正图像的光线的球差和慧差的情形，可选地，在ar眼镜中，所述全息叠加器102中提供的相位补偿因子满足下式：
[0193][0194]
其中，k为光波矢量，s表示球差系数，x表示波面上点的横坐标，y为波面上点的纵坐标，c
x
表示慧差系数，θ是相位补偿装置101出射的中心投影光线方向与全息叠加器102的法线方向的夹角。
[0195]
具体而言，全息叠加器102可以通过加入空间光调制器和/或自由曲面镜进行全息曝光加工而成。全息叠加器102提供的上述相位补偿因子可用于补偿球差和慧差。
[0196]
出于系统紧凑性与安装空间考虑，本技术中的投影系统中也可以不包括相位补偿装置101，而是将其功能转移到图像源100和/或全息叠加器102处实现。也就是说，投影系统包括图像源100和全息叠加器102，相位补偿装置101可以省略。其中，相位补偿装置101可以通过以下三种方式进行简化：
[0197]
方式1，相位补偿装置101的功能全部集成在图像源100处。比如，通过在图像源100表面增加光学结构，如微透镜阵列、透射式超表面、自由曲面透镜、全息光学元件等实现相位补偿装置101的功能。
[0198]
方式2，相位补偿装置101的功能全部集成在全息叠加器102处。全息叠加器102在加工过程当中通过光学元件加入相位校正因子进行曝光加工。
[0199]
方式3，相位补偿装置101的功能由图像源100与全息叠加器102共同完成。例如，在图像源100处增加光学结构(微透镜阵列、透射式超表面、自由曲面透镜、全息光学元件等)以便校正球差、慧差、色差等像差，并在全息叠加器102加工过程中加入相位补偿因子曝光加工校正像散像差。图像源100与全息叠加器102共同完成对球差、慧差、色差、像散的全面像差校正。图像源100与全息叠加器102配合降低了对图像源100的相对复杂度要求以及全息叠加器102的加工难度。
[0200]
应理解，相位补偿装置101的简化也可以应用于车载抬头显示系统或ar眼镜中。
[0201]
图11示出了本技术实施例的一个仿真效果图。在图11中，左图是未经过像散补偿的成像效果；右图是经过像散补偿后的成像效果。可以看到，通过像散补偿后后的图像，图像的成像质量更高。
[0202]
在本技术实施例中，图像源100在将图像反射到相位补偿装置101之前，还可以利用畸变预处理技术对图像进行畸变预处理，以便减少畸变。本技术对畸变预处理的技术不作限定。比如，可以采用基于特征点的图像畸变预处理技术校正畸变。
[0203]
以下对基于特征点的图像畸变预处理技术进行简单介绍：
[0204]
通过对输入和输出图像的参考点坐标关系进行拟合，得到系统的畸变系数。利用
畸变系数可以对输入图像提前通过几何变换的方式进行预畸变处理，从而使最终输出的图像消除畸变。输入图像和输出图像的坐标映射关系可以使用以下多项式进行拟合：
[0205][0206][0207]
其中(x,y)为原始图像源图像中的特征坐标点，为实际经过全息投影系统后输出显示图像的坐标点，与为拟合与(x,y)的的映射关系函数，k为拟合数据的阶次，k越大，拟合精度越高但是越复杂计算量越大。u
ij
与v
ij
为对应与的拟合系数。(x,y)特征点越多，预畸变校正效果越好，但是计算量也越大。
[0208]
图12示出了经过畸变预处理后的仿真效果图。如图12所示，左图为畸变预处理的输入图像；右图为畸变预处理后的成像效果。可以看到，经过畸变预处理后的成像效果更好。畸变预处理的输入图像的获得方式可以参考现有描述，这里对如何获得畸变预处理的输入图像不作限定。
[0209]
在本技术实施例中，全息叠加器所带来的像散、慧差、球差、色差以及畸变可以得到有效解决，成像质量显著提高。
[0210]
除了上文描述的各种像差以外，全息投影系统还可能存在色彩偏移像差。
[0211]
色彩偏移像差产生的原因在于：全息光学元件(包括全息叠加器)是由红(r)、绿(g)、蓝(b)三色激光曝光加工而成，在曝光时三色光路之间的偏差，以及全息投影系统的装配误差，会引入成像时的色彩偏移像差。并且，色彩偏移像差与人眼所处的位置(或者说观察点)有关。观察点是眼动范围内的任意一个观察点，比如，可以通过放置相机设备(比如ccd相机)记录观察者所见图像。观察点可以表示为(xi,yj,zk)。
[0212]
在一种可能的实现方式中，所述图像源100还用于对所述图像的光线进行色彩偏移预处理，以使得人眼观察到的图像无色彩偏移像差(或者说，以使得成像后各单色组分成像点重合，以减少像差)。本技术通过在图像源100处加入色彩偏移预处理，并结合眼动追踪技术，实现在眼动范围内色彩偏移像差的校正。所述图像源100利用色彩预处理偏移量对所述图像的光线进行色彩偏移预处理。
[0213]
以下详细描述图像源100确定色彩预处理偏移量的过程。
[0214]
首先，在图像源100输入特征图像(比如，黑白棋盘格图像)。然后，获取特征彩色图像对应的三幅单色输入图像。这里对三幅单色输入图像如何获取不作限定。可选地，可以在相机设备、图像源100或进入相机设备前的光路中的任意位置(即对滤光片的位置不作具体限定)处加入滤光片，以便分解出特征彩色图像对应的三幅单色输入图像(对应所述图像源100的三色窄光谱光源)。或者，也可以不需要滤光片，而是分三次输入三个单色图像。接着，图像源100在各个特征区域(xm,yn)调整各单色输入图像，使用色彩偏移预处理偏移量进行色彩预处理。(xm,yn)表示特征区域所在位置，其中，m表示特征区域所在行，n表示特征区域所在列。特征区域可以理解为图像的一个最小单元方格，例如，特征区域是棋盘格中的某一个单元格。同时，在观察点处捕捉人眼所观察到的彩色图像，将捕捉到的彩色图像与图像源
100处分解出的特征彩色图像进行对比，得到二者的区别，并通过优化算法等方法进行迭代，经过拟合调整，直至图像源100的输出图像(该输出图像是图像源100使用色彩偏移预处理偏移量对图像进行色彩偏移预处理后的图像)经过投影系统后，在观察点处所成的图像与原特征图像(即输入特征图像)相同。此时，记录对应此观察点的各特征区域的色彩预处理偏移量。将此观察点的各特征区域的色彩预处理偏移量记作下式：
[0215]
(δx
m，n
，δy
m，n
)
r，i，j，k
,(δx
m,n
,δy
m,n
)
g，i，j,k
,(δx
m，n
，δy
m，n
)
b，i,j，k
；
[0216]
其中，(δx
m，n
，δy
m，n
)
r，i，j，k
表示观察点所见图像对应的红色图像在各特征区域的色彩预处理偏移量，(δx
m，n
，δy
m，n
)
g，i，j，k
表示观察点所见图像对应的绿色图像在各特征区域的色彩预处理偏移量，(δx
m，n
，δy
m，n
)
b，i，j，k
表示观察点所见图像对应的蓝色图像在各特征区域的色彩预处理偏移量。
[0217]
接着，获取反转后的各特征区域的色彩预处理偏移量。获取反转后的各特征区域的色彩预处理偏移量的获取方式有以下两种：
[0218]
方式一，只进行一次黑白棋盘格的调整拟合，不进行反转特征图像的操作。对于待确定色彩预处理偏移量的部分采取如下操作：一幅特征图像中的剩余区域(比如黑格)的特征偏移量由相邻特征区域(比如白格)的特征偏移量插值(取平均值)得到。
[0219]
示例性地，假设已获取黑白棋盘格中各白色特征区域偏移量(δx
m，n
，δy
m，n
)
r，i，j，k
，(δx
m，n
，δy
m，n
)
g，i，j，k
，(δx
m，n
，δy
m，n
)
b，i，j,k
，那么剩余特征区域偏移量可由已获取数据插值得到。以求已获取数据的平均值为例，剩余特征区域偏移量的具体计算公式如下：
[0220][0221][0222][0223][0224][0225][0226]
可以理解，上述获取剩余特征区域偏移量的具体计算公式只是举例描述，本技术并不限于此。
[0227]
方式二，将图像源处100的特征图像进行反转。比如，将黑白棋盘格图像中的黑色方格置为白色，将白色方格置为黑色。示例性地，可以反转后的各特征区域记作(x
p
,yq)，其中，p表示特征区域所在行，q表示特征区域所在列。
[0228]
可以重复上述获得各特征区域的色彩预处理偏移量过程，以得到对应此观察点的反转后的各特征区域的色彩预处理偏移量。例如，可以将反转后的各特征区域的色彩预处理偏移量记作：
[0229]
(δx
p,q
,δy
p,q
)
r,i,j,k
,(δx
p,q
,δy
p，q
)
g，i，j，k
，(δx
p，q
，δy
p，q
)
b，i，j，k
；
[0230]
其中，(δx
p，q
，δy
p，q
)
r，i,j,k
表示观察点所见图像对应的红色图像的反转图像在各特征区域的色彩预处理偏移量，(δx
p，q
，δy
p，q
)
g，i，j，k
表示观察点所见图像对应的绿色图像的反转图像在各特征区域的色彩预处理偏移量，(δx
p,q
，δy
p,q
)
b,i,j，k
表示观察点所见图像
对应的蓝色图像的反转图像在各特征区域的色彩预处理偏移量。
[0231]
可以理解，上述观察点可以是眼动范围内的任意一个观察点。每个观察点对应的色彩预处理偏移量以及观察点的反转后的各特征区域的色彩预处理偏移量均可以采用上述方法得到。
[0232]
最后，可以将上述两种偏移量进行合并，并在眼动范围内重复上述过程，即可以得到观察点(xi，yj，zk)处对图像源100上各区域对应色彩预处理偏移量：
[0233]
(δx
a，b
,δy
a,b
)
r,i，j，k
，(δx
a,b
,δy
a,b
)
g,i,j,k
,(δx
a,b
,δy
a,b
)
b,i,j,k
；
[0234]
其中，a表示特征区域所在行，b表示特征区域所在列，(δx
a,b
,δy
a,b
)
r,i,j,k
表示红色图像在各特征区域的合并后的色彩预处理偏移量；(δx
a,b
,δy
a,b
)
g,i，j,k
表示绿色图像在各特征区域的合并后的色彩预处理偏移量；(δx
a,b
,δy
a,b
)
b,i，j，k
表示蓝色图像在各特征区域的合并后的色彩预处理偏移量。
[0235]“合并”可以理解为叠加，即同时考虑在各特征区域的色彩预处理偏移量以及反转后的各特征区域的色彩预处理偏移量，以便最大程度的降低色彩偏移像差。
[0236]
比如，如图13中的左部分所示，获取单色图像各特征区域的偏移量的过程如下：501，在图像源100处输入黑白棋盘格图像。502，通过分解得到输入特征图像的三色图像(或者称作原特征彩色图像)。同时，503，结合眼动追踪技术记录观察点所见的三色图像。504，通过调整图像源处的三色图像中各个特征区域的偏移量，或者说进行拟合调整。505，在观察点所见的三色图像与原特征彩色图像相同。506，记录单色图像各特征区域的偏移量。
[0237]
以下结合图13中的右部分描述对图像进行反转特征后，获取单色图像各特征区域的偏移量的过程。
[0238]
又比如，如图13中的右部分所示，获取反转特征后的单色图像各特征区域的偏移量的过程如下：601，在图像源100处输入反转特征后的黑白棋盘格图像。602，通过分解得到反转特征后的输入特征图像的三色图像(或者称作反转特征后的原特征彩色图像)。同时，603，结合眼动追踪技术记录观察点所见的反转特征后的三色图像。604，通过调整图像源100处输入的三色图像中各个特征区域的偏移量，或者说进行拟合调整。605，在观察点所见的三色图像与反转特征后的原特征彩色图像相同。606，记录反转特征后的单色图像各特征区域的偏移量。
[0239]
可以理解，图13中的描述只是示例性的描述，并不对本技术实施例构成限定。
[0240]
在本技术实施例中，结合眼动追踪技术，识别观察点位置，并调用对应的色彩预处理偏移量，在图像源100处进行色彩偏移预处理，即可以得到(或者说可以让观察者看见)经过色彩偏移校正后的无色彩偏移像差的图像。以下结合图14中的流程描述。
[0241]
步骤1，获取色彩预处理偏移量。
[0242]
色彩预处理偏移量的具体确定过程可以参考上面描述。
[0243]
这里作简单描述，即，在设计眼动范围内的观察点处找出所对应的各特征区域的色彩预处理偏移量：(δx
m，n
，δy
m，n
)
r，i，j，k
,(δx
m,n
,δy
m，n
)
g，i，j，k
,(δx
m，n
,δy
m,n
)
b,i,j,k
，以及，反转后的各特征区域的色彩预处理偏移量(δx
p,q
,δy
p,q
)
r,i,j,k
,(δx
p,q
,δy
p,q
)
g，i,j，k
，(δx
p，q
,δy
p,q
)
b,i,j,k
，将二者进行合并，得到图像源100处在该观察点处的特征偏移量(δx
a,b
，δy
a，b
)
r，i,j,k
,(δx
a,b
,δy
a,b
)
g,i,j,k
,(δx
a,b
，δy
a，b
)
b，i,j,k
。
[0244]
步骤2，通过眼动追踪技术识别人眼。比如，可以识别到人眼在(xi,yj,zk)处。
[0245]
步骤3，根据所述色彩预处理偏移量进行色彩偏移预处理。
[0246]
具体地，调用步骤1中获得的色彩预处理偏移量进行色彩偏移预处理。
[0247]
步骤4，观察者在该观察点处看到经过色彩偏移预处理后的图像。经过色彩偏移预处理后的图像消除了色彩偏移像差。
[0248]
图15是利用色彩偏移预处理的效果对比图。如图15所示，左图为未经过色彩偏移预处理的图像，右图为经过色彩偏移预处理的图像。可以看到，右图相比于左图，特征点的边缘(即每个单元格的边缘)更清晰。因此，在全息投影显示系统中，采用本技术实施例的色彩偏移预处理技术，有助于提升成像质量。
[0249]
示例性地，本技术实施例的色差偏移预处理的功能可以通过软件方式实现，比如，可以在图像源100处增加具备上述色彩偏移预处理功能的图像处理滤镜。
[0250]
本技术还提供了一种增强现实眼镜，包括前文实施例中能够应用于增强现实眼镜中的任一投影系统。
[0251]
本技术还提供了一种车，包括前文实施例中能够应用于车的任一投影系统。
[0252]
本技术还提供了一种终端，包括前文实施例中的任一投影系统。
[0253]
本技术还提供了一种投影方法，所述投影方法由前述投影系统实现，所述投影系统包括：相位补偿装置和全息叠加器；所述投影方法包括：所述相位补偿装置对接收到的图像的光线进行第一相位补偿以及色差校正，将输出的所述图像的光线反射到所述全息叠加器；所述全息叠加器对所述相位补偿装置输出的所述图像的光线进行第二相位补偿，并将经过第二相位补偿后的所述图像的光线偏转投入人眼，以使得所述图像的光线成放大的像。
[0254]
可选地，所述全息叠加器对所述相位补偿装置输出的所述图像的光线进行第二相位补偿，包括：对所述相位补偿装置输出的所述图像的光线的像散进行补偿。
[0255]
可选地，所述相位补偿装置对所述图像的光线进行第一相位补偿，包括：对所述图像的光线的球差和慧差进行补偿。
[0256]
本技术实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“至少一项”是指一项或者多项，“多个”是指两个或两个以上，“多项”是指两项或两个以项。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b的情况，其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b，或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c；a和b；a和c；b和c；或a和b和c。其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
[0257]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
[0258]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件
可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0259]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0260]
另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
[0261]
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0262]
以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。