【嘉勤点评】三星的投影显示设备专利，通过利用多个全息光学元件分别将同一图像聚焦在不同位置上，使显示设备能够被小型化，并且同时具有较宽的观看窗口。
集微网消息，近日，三星发布了一款相当有趣的投影仪产品，它就是小巧多能、便携易用的Freestyle。据悉这款投影仪支持视觉灯光秀、集成扬声器/语音控制功能。无论是居家、还是外带，它都相当撑得住台面。
为了制造能够以头戴式、眼镜式或护目镜式的形式实现的AR的显示设备，现在正进行使结合了真实世界和虚拟图像的光学系统小型化的研究。此外，在一般的AR显示设备中，必须将眼睛放置在非常小的焦距处，才能观看到正确的图像，并且眼睛位置即使稍微偏离焦点位置，也可能不适合观看到图像。因此，需要进行扩大观察图像的观看窗口的研究。
为此，三星于2020年4月26日申请了一项名为“具有宽的观看窗口的显示设备”的发明专利（申请号: 202010337812.0），申请人为三星电子株式会社。
图1 显示设备配置示意图
图1为本发明中显示设备配置示意图，其中包括图像形成设备110、投影光学系统120和组合光学系统130，图像形成设备能够形成图像，投影光学系统对生成的图像进行投影，组合光学系统将图像和包含外部风景并从外部风景传播的光组合到观察者的观察范围。
图像形成设备包含虚拟现实或虚拟信息的图像L10，光源101和空间光调制器102，还可包括将数字图像数据信号提供给空间光调制器的图像处理器。光源将提供准直的白光作为照明光，包括发光二极管(LED)和准直透镜。此外，空间光调制器可包括具有二维布置的多个像素的阵列的液晶调制器。从图像形成设备提供的图像可以是一般的二维图像。
投影光学系统为放大通过图像形成设备形成的图像并将其投影到组合光学系统上，包括多个透镜元件以补偿像差和失真。此外，投影光学系统在组合光学系统的横向方向上相对于组合光学系统倾斜，以不妨碍组合光学系统与观察者的眼睛E之间的光路。通过投影光学系统放大和发散的图像可倾斜地入射在组合光学系统上。
图2 显示设备第一全息光学元件(HOE)的配置和操作示意图
图2是显示设备第一全息光学元件的配置和操作的示意图。第一全息光学元件131包括第一表面S11和第二表面S12，第一表面使入射光的一部分衍射并且透射入射光的剩余部分，第二表面与第一表面背对并透射入射光。第一全息光学元件可以是反射型全息光学元件，能够使入射在第一表面上的入射光衍射以将入射光聚焦在面向第一表面的空间中。
从投影光学系统投影的图像一部分在第一全息光学元件的第一表面处衍射，并聚焦在面向第一表面的空间中的焦点处。通过第一全息光学元件复制的第一图像形成在焦点上。当观察者的眼睛位于该元件的焦点处时，能够看到与该元件背对的放大的虚像L11 '。此外，由于该元件的第二表面按原样透射入射光，因此观察者可看到包含背对侧的外部风景以及传播的光L20。因此，观察者可观看由第一全息光学元件复制的虚拟的第一图像以及实际的外部风景。
简而言之，三星的投影显示设备专利，通过利用多个全息光学元件分别将同一图像聚焦在不同位置上，使显示设备能够被小型化，并且同时具有较宽的观看窗口。
三星是全球信息技术的领军人，一直以来坚持创新，不断创造卓越的产品和服务。三星不断探索投影显示设备领域，以科技人才和技术创新，致力于成为显示设备领域的的引领者。
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（校对/holly）
