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CN117396795A - 半空图像显示设备及包括该设备的电子装置 - Google Patents

半空图像显示设备及包括该设备的电子装置 Download PDF

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CN117396795A
CN117396795A CN202280038567.0A CN202280038567A CN117396795A CN 117396795 A CN117396795 A CN 117396795A CN 202280038567 A CN202280038567 A CN 202280038567A CN 117396795 A CN117396795 A CN 117396795A
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CN
China
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light
angle
floating
holographic
image display
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CN202280038567.0A
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裵重权
金明浩
琴昌旻
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Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
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Publication date
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Abstract

一种浮空图像显示装置，包括：图像形成装置，被配置为形成源图像；波导，被配置为通过引导源图像的光将所述光输出到另一位置；全息光学装置，被设置在从所述波导输出的所述光的行进路径上，所述全息光学装置包括全息图案，所述全息图案以设置的目标衍射角衍射从所述波导输出的特定入射角区域的入射光；以及浮空元件，包括多个角反射器，并且通过在半空中的特定位置处形成从所述全息光学装置输出的所述光的图像来形成源图像的浮空图像。

Description

半空图像显示设备及包括该设备的电子装置
技术领域
本公开涉及一种用于显示浮空图像的装置。
背景技术
浮空图像显示装置是用于显示图像的装置，该图像当被观看时看起来在半空中或在空中与显示面板间隔开。
最近，鉴于对增强现实(AR)和虚拟现实(VR)技术的需求增加，并且鉴于对卫生的关注增加(即，防止传染病传播到其他人)，对作为能够进行非接触交互的电子装置的浮空图像显示装置的需求正在增加。
二面角反射器阵列(DCRA)被用于形成浮空图像。当包含源图像的光在DCRA处被反射两次并且光在DCRA的相对侧再次汇集时，浮空图像被形成。这里，浮空图像被形成的位置与DCRA相距DCRA与源图像之间的距离。换句话说，DCRA与浮空图像被形成的位置之间的距离等于或大于DCRA与源图像之间的距离。因此，与用于形成浮空图像的高度对应的空间需要被确保在DCRA下方。因此，由光学系统占据的体积可能增加。
发明内容
技术问题
提供了一种用于简化光学系统的浮空图像显示装置。
技术解决方案
根据本公开的一方面，提供了一种浮空图像显示装置，包括：图像形成装置，被配置为形成源图像；波导，被配置为将在一个位置处输入到所述波导中的源图像的光引导到在另一位置处被输出；全息光学装置，被设置在从所述波导输出的所述光的行进路径上，所述全息光学装置包括被配置为以目标衍射角衍射具有第一入射角区域的所述光的全息图案；以及浮空元件，包括多个角反射器，所述浮空元件被配置为通过在半空中远离所述浮空元件的第一位置处形成从所述全息光学装置输出的所述光的图像来形成源图像的浮空图像。
所述全息光学装置可包括多种类型的角度选择性全息图案，所述多种类型的角度选择性全息图案被配置为根据所述光的入射角选择性地起作用。
所述多种类型的角度选择性全息图案可包括不同的反应角区域。
所述多种类型的角度选择性全息图案的反应角区域的总区域可包括第一入射角区域，并且其中，所述多种类型的数量被设置为使得所述总区域的范围等于或大于第一入射角区域的范围。
反应角区域中的每个的大小等于或大于1°并且等于或小于5°。
所述全息光学装置可包括沿着所述光的行进路径被设置的第一全息光学元件和第二全息光学元件，并且其中，第一全息光学元件和第二全息光学元件在第一入射角区域中的不同角区域上起作用。
第一全息光学元件和第二全息光学元件中的每个可包括多种类型的角度选择性全息图案，所述多种类型的角度选择性全息图案被配置为根据光的入射角选择性地起作用。
第一全息光学元件可包括所述多个角度选择性全息图案中的第一角度选择性全息图案，第一角度选择性全息图案被配置为以目标衍射角衍射在第一范围内的入射光并且分布式地管理第一范围，并且其中，第二全息光学元件可包括所述多个角度选择性全息图案中的第二角度选择性全息图案，第二角度选择性全息图案被配置为以目标衍射角衍射在与第一范围不同的第二范围内的入射光并且分布式地管理第二范围。
第一范围和第二范围的总区域可包括第一入射角区域，并且其中，第一范围和第二范围的总区域的范围等于或大于第一入射角区域的范围。
所述浮空图像显示装置可包括第三全息光学元件，被配置为在第三区域上起作用，第三区域不同于与第一全息光学元件对应的第一区域和与第二全息光学元件对应的第二区域。
目标衍射角基于浮空元件与形成浮空图像的第一位置之间的距离被设置。
光学系统的厚度小于所述浮空元件与形成浮空图像的第一位置之间的距离，光学系统由所述图像形成装置、所述波导和所述全息光学装置形成。
光学系统的厚度等于或小于所述浮空元件与形成浮空图像的第一位置之间的距离的1/4。
所述全息图案是偏振相关的全息图案，偏振相关的全息图案被配置为以不同偏振状态输出以目标衍射角被衍射的初级光和未被衍射的零级光。
所述浮空图像显示装置可包括被设置在所述浮空元件与全息光学装置之间的偏振滤光器，偏振滤光器被配置为透射初级光并且阻挡零级光。
所述波导可包括：引导构件，被配置为在其中多次完全反射入射光；输入耦合器，被配置为以一定角度输入源图像的所述光以在所述引导构件中被全反射；以及输出耦合器，被配置为向外输出在所述引导构件中被全反射多次的所述光。
所述输入耦合器可包括衍射图案，其中，衍射图案的衍射角θd被设置为满足以下条件：
asin(1/n)<θd<atan(W/(2t))，
其中，n表示所述引导构件的折射率，t表示所述引导构件的厚度，并且W表示所述输入耦合器的宽度。
所述输出耦合器可包括衍射图案，其中，衍射图案被配置为在与光入射在输入耦合器上的方向平行的方向上输出光。
根据本公开的另一方面，提供了一种电子装置，包括：浮空图像显示装置，包括：图像形成装置，被配置为形成源图像；波导，被配置为将在第一位置处输入到所述波导中的源图像的光引导到在第二位置处被输出；全息光学装置，被设置在从所述波导输出的所述光的行进路径上，所述全息光学装置包括被配置为以目标衍射角衍射具有第一入射角区域的所述光的全息图案；以及浮空元件，包括多个角反射器，所述浮空元件被配置为通过在半空中远离所述浮空元件的第一位置处形成从所述全息光学装置输出的所述光的图像来形成源图像的浮空图像。
所述电子装置可包括：传感器，被配置为识别用户相对于浮空图像的姿势；以及处理器，被配置为执行与所述姿势相关联的特定应用。
有利效果
浮空图像显示装置具有薄的光学系统结构，并且可在期望高度的位置处形成浮空图像。
浮空图像显示装置可提供具有减少的重影效应的浮空图像。
附图说明
图1是根据本公开的示例实施例的用于示意性地描述浮空图像显示装置的概念图。
图2是根据比较示例的浮空图像显示装置的示意图。
图3a和图3b是用于分别描述根据本公开的示例实施例的形成设置在浮空图像显示装置中的全息图案的方法以及全息图案的动作的图。
图4是根据入射角在一种类型的全息图案中示出的衍射角示例性曲线图。
图5是根据本公开的示例实施例的浮空图像显示装置的示意性结构的剖视图。
图6是用于描述根据本公开的示例实施例的设置在浮空图像显示装置中的全息光学装置的动作的概念图。
图7是用于通过放大图6的部分区域来描述多重记录的角度选择性全息图案的动作的概念图。
图8a和图8b示出根据本公开的示例实施例的设置在浮空图像显示装置的浮空元件中的角反射器的示例性结构。
图9是根据本公开的另一示例实施例的浮空图像显示装置的示意性结构的剖视图。
图10是根据本公开的另一示例实施例的浮空图像显示装置的示意性结构的剖视图。
图11是根据本公开的另一示例实施例的浮空图像显示装置的示意性结构的剖视图。
图12a和图12b是用于分别描述形成设置在图11的浮空图像显示装置中的偏振相关全息图案的方法以及偏振相关全息图案的动作的图。
图13是示意性地示出根据本公开的示例实施例的包括浮空图像显示装置的电子装置的框图。
图14和图15是示出根据本公开的示例实施例的应用浮空图像显示装置的电子装置的示例的视图。
具体实施方式
在整个公开内容中，表述“a、b或c中的至少一个”表示仅A、仅b、仅c、a和b两者、a和c两者、b和c两者、a、b和c中的全部或其变体。
在下文中，将参考附图详细描述本公开的实施例，使得本领域普通技术人员可容易地实现本公开。然而，本公开可以以各种不同的形式被实现，并且不限于本文描述的本公开的实施例。此外，在附图中，为了清楚地描述本公开，与描述无关的部分被省略，并且在整个说明书中相同的参考标记表示相同的元件。
在整个说明书中，当部件被“连接”到另一部件时，该部件不仅可被“直接连接”到另一部件，而且还可被“电连接”到另一部件而具有另一元件在其间。另外，除非另有说明，否则当部件“包括”某个元件时，该部件还可包括另一个元件而不是排除另一个元件。
另外，在说明书中描述的诸如“单元”等的术语表示处理至少一个功能或操作的单元，该单元可以以硬件或软件被实现，或者以硬件和软件的组合被实现。
本文使用的包括描述性或技术术语的所有术语应被解释为具有对本领域普通技术人员显而易见的含义。然而，根据本领域普通技术人员的意图、先例或新技术的出现，这些术语可具有不同的含义。此外，一些术语可由申请人任意选择，并且在这种情况下，所选择的术语的含义将在本公开的实施例的具体实施方式中被详细描述。因此，本文使用的术语必须基于术语的含义以及整个说明书中的描述来被定义。
本说明书中使用的术语“全息图案”表示根据光波(对象波和参考波)的干涉在感光介质上形成的图案。
本说明书中使用的术语“全息光学元件”表示全息图案被形成(记录)的感光介质。
本说明书中使用的术语“对象波”表示当全息图案被生成时形成干涉图案的波中的一个，并且包括将被再现或改变的信息。
本说明书中使用的术语“参考波”是当全息图案被获得时形成干涉图案的波中的一个，并且通常被用于重新配置对象波。
本说明书中使用的术语“衍射光学元件”表示具有根据全息图案或给定规则的一致周期或可变周期的微结构，并且根据由全息图案或微结构的衍射结果转换被透射或反射的光的光学装置。“衍射光学元件”可包括“全息光学元件”的含义。
本说明书中使用的术语“透射式衍射光学元件”表示光在穿过该元件时被转换的衍射光学元件。
本说明书中使用的术语“反射式衍射光学元件”表示光在从该元件被反射时被转换的衍射光学元件。
图1是根据本公开的示例实施例的用于示意性地描述浮空图像显示装置10的概念图。图2是根据比较示例的浮空图像显示装置1的示意图。
参照图1，浮空图像显示装置10是用于在与图像形成装置110的显示表面间隔开的半空中(空中)形成由图像形成装置110形成的源图像SI的实像(浮空图像FI)的装置。在下文中，在半空中(空中)形成的源图像的实像将被称为浮空图像。
参照图2的比较示例的浮空图像显示装置1，二面角反射器阵列(DCRA)被用于形成浮空图像。包含源图像的光在DCRA处被反射两次，并且在DCRA的相对侧再次汇集，从而形成浮空图像。这里，浮空图像被形成的位置是以DCRA与源图像之间的距离远离DCRA的位置。换句话说，浮空图像被形成的高度H等于从DCRA到源图像的垂直距离。此外，因为浮空图像需要在倾斜于DCRA的对角线方向上浮空在半空中，所以图像形成装置3需要被布置为使得源图像也在对称于浮空图像的对角线方向上被形成。因此，放置在DCRA下方的光学系统的厚度为大于浮空图像被形成的高度H的H+α。由于这种原理，存在对减小浮空图像显示装置1的光学系统体积的限制。
参照图1，根据本公开的示例实施例的浮空图像显示装置10包括用于形成源图像SI的图像形成装置110和用于通过在半空中的高度H处形成源图像SI来形成浮空图像FI的浮空元件550。浮空图像显示装置10还包括能够将浮空元件550下方的光学系统的厚度D减小到小于高度H的路径调整光学系统300。
路径调整光学系统300可改变入射光的行进方向，使得光以特定入射角入射在浮空元件550上。路径调整光学系统300可包括波导和全息光学元件。特定入射角是考虑到浮空图像FI被形成的高度H而设置的角度，并且可通过全息光学元件被实现。根据示例实施例，特定入射角与浮空图像FI被形成的高度H成比例。全息光学元件包括角度选择性全息图案，并且可通过以特定角度衍射入射光来发射入射光而满足关于浮空元件550的入射角条件。用于衍射入射光的全息图案的特定角度(即通过全息图案衍射的发射角与入射角之间的差)现在也将被称为目标衍射角。
角度选择性全息图案是能够通过以目标衍射角转换光来发射以特定范围内的反应角入射的光的全息图案。这种全息图案可通过在感光介质上记录具有相差目标衍射角的行进方向的对象波和参考波的干涉图案来形成。
图3a和图3b是用于分别描述根据本公开的示例实施例的形成设置在浮空图像显示装置中的全息图案的方法以及全息图案的动作的图。
参照图3a，参考波(参考光束)和对象波(对象光束)的干涉图案被记录在感光介质ME上，该参考波(参考光束)和对象波(对象光束)具有相同的波长带和相差目标衍射角θt的行进方向。参考波的行进方向是考虑到在全息图案被形成之后将被输入到全息图案的光束的方向而被设置的。对象波的行进方向是与参考波的行进方向相差目标衍射角θt的方向，并且是在参考波的方向上入射到全息图案上的光束被输出的方向。
参照图3b，当与在记录根据图3a的处理形成的全息图案HP时使用的参考波的行进方向相同的方向上的光束被输入时，光在记录全息图案HP时使用的对象波的方向上被输出。换句话说，输入到全息图案HP的光束可在光束的角度被改变目标衍射角θt之后被输出。这种角度变化的效率(衍射效率)不是100％，并且部分光可在输入到全息图案HP的方向上被发射。该部分光被称为重影光线，并且将参照图11描述用于减少重影光线的影响的本公开的示例实施例。
同时，在图1的浮空图像显示装置10中，由图像形成装置110形成的源图像SI的光在被发送到浮空元件550的同时根据位置以不同的角度入射到全息光学元件上，因此仅通过使用一种类型的角度选择性全息图案可能不足以实现期望的衍射角。
图4是根据入射角在一种类型的全息图案中示出的衍射角的示例性曲线图。全息图案被形成为基于以0°入射的参考波指示30°的目标衍射角，并且该曲线图示出θi和θd的关系，其中，θi表示入射角，θi+θd表示由全息图案衍射的发射角。参照该图，当入射在全息图案上的光束的入射角θi移动远离0°时，θd移动远离30°(即目标衍射角)。这种误差可能表现为图像失真。
根据本公开的示例实施例的浮空图像显示装置10通过使用多路复用全息光学元件来减少可能导致图像失真的误差，在该多路复用全息光学元件中，针对入射角的每个区域起作用的多种类型的角度选择性全息图案被重叠并记录。当对多路复用全息光学元件中采用的多种类型的角度选择性全息图案进行设置时，可通过参照图4的曲线图来考虑角度范围到误差可被忽略的程度。例如，当所需的入射角范围为-10°至10°时，具有4°的反应角宽度的五种类型的角度选择性全息图案可被使用，或者具有2°的反应角宽度的十种类型的角度选择性全息图案可被使用。
在下文中，将描述根据本公开的各种示例实施例的浮空图像显示装置。
图5是根据本公开的示例实施例的浮空图像显示装置1000的示意性结构的剖视图。图6是根据本公开的示例实施例的用于描述设置在浮空图像显示装置1000中的全息光学装置540的动作的概念图，并且图7是用于通过放大图6的部分区域来描述多重记录的角度选择性全息图案的动作的概念图。
浮空图像显示装置1000包括成像模块100和浮空模块200。
成像模块100形成将在半空中(空中)被浮空的源图像SI，并将源图像SI的光发送到浮空模块200。成像模块100包括图像形成装置110，并且还可包括准直光学器件120。
浮空模块200通过使用多个角反射器的阵列在半空中的特定位置处形成源图像SI的实像。在下文中，由浮空模块200形成的源图像SI的实像将被称为浮空图像FI。根据本公开的示例实施例，包括角度选择性全息图的全息光学装置540被用于减小浮空模块200的厚度。浮空模块200包括用于引导源图像SI的光以在不同位置输出源图像SI的光的波导510。浮空模块200还包括全息光学装置540、被布置有多个角反射器的浮空元件550，并且还可包括放大光学器件530，其中，该全息光学装置540包括角度选择性全息图。
将参照图5、图6和图7详细描述浮空图像显示装置1000的详细组件和光学动作。
图像形成装置110根据将被显示给观察者的图像信息通过调制光来形成图像。由图像形成装置形成的源图像的类型不受具体限制，并且例如，源图像可以是2维(2D)图像或3维(3D)图像。3D图像可包括例如立体图像、全息图像、光场图像或集成摄影(IP)图像，并且还可包括多视图或超级多视图类型图像。
图像形成装置110可包括例如硅上液晶(LCoS)装置、液晶显示器(LCD)装置、有机发光二极管(OLED)显示装置和数字微镜装置(DMD)，并且还可包括下一代显示装置，诸如微LED装置和量子点(QD)LED装置。当设置在图像形成装置110中的显示装置是非发射型装置(诸如LCD)时，图像形成装置110还可包括提供用于图像形成的光的光源。
图5中的源图像SI被概念性地示出以描述包含源图像SI的光的传播，并且是显示在图像形成装置110的显示表面上的图像。
准直光学器件120可收集将被输入到波导510的源图像SI的光。准直光学器件120可包括至少一个透镜，并且例如可包括准直透镜，用于准直光以一定角度入射在设置在波导510中的输入耦合器514上。
除了图5所示的组件之外，成像模块100还可包括用于调整光路的分束器、用于放大或缩小图像的中继透镜、用于去除噪声的空间滤光器等。
波导510用于引导源图像SI的光在另一位置处被输出。波导510包括用于在其中多次全反射入射光的同时发送入射光的引导构件512、用于以一定角度输入光以使其在引导构件512中被全反射的输入耦合器514、以及用于向外输出已经在引导构件512中被多次全反射的光的输出耦合器516。
引导构件512由光学透明材料形成，并且可由折射率大于1的透明塑料材料或玻璃形成。这里，透明材料表示可见光带中的光可穿透的材料，并且其透明度可以不是100％，并且透明材料可具有某种颜色。
输入耦合器514可包括用于衍射光的衍射光学元件。衍射光学元件可包括由具有特定晶格周期的微结构形成的衍射图案或全息图案。这样的衍射图案可被设置为使得衍射角θd满足以下条件：asin(1/n)<θd<atan(W/(2t))。
这里，n表示引导构件512的折射率，t表示引导构件512的厚度，并且W表示输入耦合器514的宽度。
asin(1/n)表示作为全反射临界角的最小值，atan(W/(2t))表示用于一致性(uniformity)的最大值。
类似于输入耦合器514，输出耦合器516还可包括用于衍射光的衍射光学元件。衍射光学元件可包括由具有特定晶格周期的微结构形成的衍射图案或全息图案。输出耦合器516的衍射图案用于通过禁止光行进入引导构件512使得不满足全反射条件，而将光输出到引导构件512外部。为了减少像差发生，输出耦合器516的衍射图案可被设置为在与光入射在输入耦合器514上的方向平行的方向上输出光。输出耦合器516可包括重叠以指示相对于各种入射角的特定输出角度的多种类型的全息图案。
输入耦合器514和输出耦合器516两者都被示出为反射式衍射光学元件。然而，这仅是示例，并且输入耦合器514和输出耦合器516中的一个或两个可被改变为透射式衍射光学元件。当输入耦合器514和/或输出耦合器516被改变为透射式衍射光学元件时，输入耦合器514和/或输出耦合器516中的每个的位置可被改变到引导构件512的与所示位置相对的一侧。
放大光学器件530可被设置在波导510与全息光学装置540之间。放大光学器件530被设置使得从波导510输出的光在穿过全息光学装置540和浮空元件550之后形成具有一定尺寸的浮空图像FI，并且放大光学器件530可包括至少一个透镜。
全息光学装置540被设置在从波导510输出的光的行进路径上，以使在穿过波导510和放大光学器件530之后入射的特定入射角区域的光衍射设置的目标衍射角，并输出该光。全息光学装置540包括在光的行进方向上布置的第一全息光学元件541、第二全息光学元件542和第三全息光学元件543，其中，第一全息光学元件541、第二全息光学元件542和第三全息光学元件543中的每个包括用于以目标衍射角衍射在特定入射角区域中包括的特定角区域的光的全息图案。目标衍射角被设置为使得从波导510输出的光以适合于将形成的浮空图像FI的高度的角度入射在浮空元件550上。
图6概念性地示出特定入射角区域中的光以目标衍射角被衍射并且由设置在图5的浮空图像显示装置1000中的第一全息光学元件541、第二全息光学元件542和第三全息光学元件543输出。
参照图6，入射在全息光学装置540上的入射角区域AR1的光在穿过全息光学装置540之后作为角区域AR2的光被输出。入射在全息光学装置540上的入射角区域AR1的光从波导510被输出。全息光学装置540中设置的全息图案使入射角衍射目标衍射角θt，并且当入射角区域AR1被指示为在θ1至θ2的范围内时，从全息光学装置540输出的光的角区域AR2在θ1+θt至θ2+θt的范围内。
这样，在衍射入射角区域AR1的光的同时，第一全息光学元件541、第二全息光学元件542和第三全息光学元件543可通过将入射角区域AR1划分为A、B和C三个范围来分布地管理入射角区域AR1。
第一全息光学元件541可将入射角区域AR1中的第一范围A内的入射光衍射目标衍射角θt，并输出角区域△A中的入射光。入射角区域AR1中的第一范围A之外的入射角区域B+C的光可被输出，而不被第一全息光学元件541衍射。这里，没有衍射被输出的光表示光没有被全息图案衍射预期的目标衍射角θt，但是不表示输出方向与入射方向完全相同，并且另一级的折射或衍射可能影响输出方向。这同样适用于下面的描述。
第二全息光学元件542可将具有第二范围B内的入射角的入射光衍射目标衍射角θt，并输出角区域△B中的入射光。在入射到第二全息光学元件542上的光中，在不被第一全息光学元件541衍射的情况下输出的入射角的第三范围C内的光和通过由第一全息光学元件541衍射而输出的角度范围△A内的光可穿透第二全息光学元件542而不被衍射。
第三全息光学元件543可将具有第三范围C内的入射角的入射光衍射目标衍射角θt，并输出角区域△C内的入射光。已经由第一全息光学元件541衍射的角度范围△A内的光和已经由第二全息光学元件542衍射的角度范围△B内的光可穿透第三全息光学元件543而不被衍射。
如此输出的角区域AR2(即，△A+△B+△C)处于通过将入射角区域AR1(即，θ1至θ2)衍射目标衍射角θt而获得的θ1+θt至θ2+θt的范围内，并且这种角区域的光可在穿过浮空元件550之后在期望高度的位置处形成图像，从而形成浮空图像FI。
另外，第一全息光学元件541、第二全息光学元件542和第三全息光学元件543中的每个包括负责上述入射角范围的全息图案。如参照图3a所述，通过在感光介质上记录参考波和对象波的干涉图案来形成全息图案。当与记录如此形成的全息图案时使用的参考波具有相同特性的光束入射时，与形成全息图案时使用的对象波具有相同特性的光束被输出。第一全息光学元件541、第二全息光学元件542和第三全息光学元件543包括全息图案，该全息图案包括在不同方向上行进并且具有相同波长带的参考波和对象波的干涉图案。与参考波和对象波的行进方向之间的差对应的角度是目标衍射角θt。换句话说，当与参考波对应的光束入射到全息图案上时，与对象波对应的光束被输出，该全息图案是具有相差目标衍射角θt的行进方向的参考波和对象波的干涉图案。换句话说，入射到这种全息图案上的光束以目标衍射角θt被衍射和输出。
这里，只有在记录全息图案时以与参考波的行进方向相同的角度或在特定反应角内的类似角度入射的光束可被衍射设置的目标衍射角θt并且被输出。仅一种类型的全息图案可能难以将由第一全息光学元件541覆盖的第一范围A内的光衍射期望的目标衍射角θt。不发生预期目标衍射角θt的衍射的误差可能导致图像失真。为了防止图像失真，第一全息光学元件541可包括根据光的入射角选择性地起作用的多种类型的角度选择性全息图案。
图7示出第一全息光学元件541的动作的示例，其中，三种类型的角度选择性全息图案以重叠的方式被记录。设置在第一全息光学元件541中的多种类型的角度选择性全息图案可被设置为具有不同的反应角区域。第一角度选择性全息图案可将入射角范围Δθ1内的光衍射θt并输出该光，第二角度选择性全息图案可将入射角范围Δθ2内的光衍射θt并输出该光，并且第三角度选择性全息图案可将入射角范围Δθ3内的光衍射θt并输出该光。根据示例实施例，第一角度选择性全息图案、第二角度选择性全息图案和第三角度选择性全息图案中的每个是对象波的干涉图案，该对象波的行进方向与在每个反应角范围内沿中心方向行进的参考波相差Δθ1。第一角度选择性全息图案、第二角度选择性全息图案和第三角度选择性全息图案以重叠的方式在空间上被记录在第一全息光学元件541中，但是在光学上彼此区分。此外，第一角度选择性全息图案、第二角度选择性全息图案和第三角度选择性全息图案中的一个使在对应反应角内的方向上入射的光束衍射θt并输出该光束。反应角区域Δθ1、Δθ2和Δθ3的总区域与由第一全息光学元件541覆盖的第一范围A对应。反应角区域Δθ1、Δθ2和Δθ3的总区域可包括由第一全息光学元件541覆盖的第一范围A，并且可被设置为比第一范围A宽。反应角区域Δθ1、Δθ2和Δθ3中的每个的大小可等于或大于1°且等于或小于5°。例如，Δθ1可以是-10°至-8°，Δθ2可以是-8°至-6°，并且Δθ3可以是-6°至-4°。角度范围的数量或角度范围的数值仅是示例，并且在反应角区域Δθ1、Δθ2和Δθ3的总区域中，例如，在上述示例中，更多类型的角度选择性全息图案可进一步被添加，使得-10°至-4°与入射在第一全息光学元件541上的光的第一范围A相同。例如，可在第一全息光学元件541上进一步记录具有-4°至-2°的反应角区域、-2°至0°的反应角区域等的第四角度选择性全息图案、第五角度选择性全息图案等，使得反应角区域的总和等于或大于第一范围A。
类似地，第二全息光学元件542和第三全息光学元件543可各自是包括多种类型的角度选择性全息图案的多路复用全息光学元件。
第二全息光学元件542可包括用于将入射角范围Δθ4内的光衍射θt并输出该光的角度选择性全息图案、用于将入射角范围Δθ5内的光衍射θt并输出该光的角度选择性全息图案、以及用于将入射角范围Δθ6内的光衍射θt并输出该光的角度选择性全息图案。反应角区域Δθ4、Δθ5和Δθ6的总区域可与由第二全息光学元件542覆盖的第二范围B相同，或者可包括第二范围B并且比第二范围B宽。
第三全息光学元件543可包括用于将入射角范围Δθ7内的光衍射θt并输出该光的角度选择性全息图案、用于将入射角范围Δθ8内的光衍射θt并输出该光的角度选择性全息图案、以及用于将入射角范围Δθ9内的光衍射θt并输出该光的角度选择性全息图案。反应角区域Δθ7、Δθ8和Δθ9的总区域可与由第三全息光学元件543覆盖的第三范围C相同，或者可包括第三范围C并且比第三范围C宽。
在上述示例实施例中，设置了三个全息光学元件(例如，第一全息光学元件541、第二全息光学元件542和第三全息光学元件543)和三个角度选择性全息图案(例如，第一角度选择性全息图案、第二角度选择性全息图案和第三角度选择性全息图案)。然而，这些数字是示例性的。因此，根据另一示例实施例，根据入射角区域AR1，多于三个全息光学元件可被设置以负责被划分为多于三个范围的角度范围。此外，考虑到覆盖角度范围和反应角区域，多于三个角度选择性全息图案可以以重叠的方式被记录在每个全息光学元件上。根据另一示例实施例，根据入射角区域AR1，两个全息光学元件可被设置以负责被划分为两个范围的角度范围。此外，考虑到覆盖角度范围和反应角区域，两个角度选择性全息图案可以以重叠的方式被记录在每个全息光学元件上。
光入射在全息光学装置540上的入射角区域AR1被描述为与由第一全息光学元件541、第二全息光学元件542和第三全息光学元件543覆盖的第一范围A至第三范围C的总区域相同，但这仅是为了便于描述，并不限于此。第一全息光学元件541、第二全息光学元件542和第三全息光学元件543的第一范围A至第三范围C的总区域可被设置为等于或大于入射角区域AR1。
根据本公开的示例实施例，示出了在第一全息光学元件541、第二全息光学元件542和第三全息光学元件543之间形成特定距离的情况，但这仅是为了便于描述，并且第一全息光学元件541、第二全息光学元件542和第三全息光学元件543可被布置成使得它们之间几乎没有物理距离。
浮空元件550包括多个角反射器553，并且在半空中的特定位置处形成从全息光学装置540输出的光的图像，以形成浮空图像FI，浮空图像FI是由图像形成装置110形成的源图像SI的实像。多个角反射器553各自包括多个反射表面。多个角反射器553可被布置成2D阵列。由形成2D阵列的两个方向限定的表面是浮空图像FI被形成的高度的参考表面。在以上描述中，从全息光学装置540输出的光的角度范围被描述为与参考表面的法线形成的角度，而不是关于设置在角反射器553中的反射表面的角度。
图8a和图8b示出角反射器553的示例性结构。
如图8a所示，角反射器553可包括被正交布置的两个反射器。入射在浮空元件550上的光依次在分别设置在形成角反射器553的两个反射器的镜面ma和mb处被反射。因为光以不同角度入射并根据多个角反射器553的位置被反射，所以反射光汇集在特定图像形成点处。
如图8b所示，角反射器553可具有棱镜形状，该棱镜形状具有多个全反射表面。入射在浮空元件550上的光依次在形成角反射器553的棱镜形状中包括的两个相邻的全反射表面pa和pb处被反射。因为光以不同角度入射并根据多个角反射器553的位置被反射，所以反射光汇集在特定图像形成点处。
具有各种形状中的任何一种的公知DCRA可被采用作为浮空元件550。
这样，在浮空图像显示装置1000中，当形成的源图像SI从成像模块100被发送到浮空模块200时，源图像SI穿过波导510和全息光学装置540，并且以与将形成的浮空图像FI的期望高度匹配的角度入射在浮空元件550上。在这种结构中，源图像SI和浮空图像FI关于浮空元件550不处于对称位置，并且设置在浮空元件550下方的光学系统结构可具有小于形成浮空图像FI的高度的厚度，例如，等于或小于1/2、等于或小于1/4或者等于或小于1/5的厚度。
图9是根据本公开的另一示例实施例的浮空图像显示装置1001的示意性结构的剖视图。
浮空图像显示装置1001包括用于形成源图像SI的成像模块100和用于通过在半空中形成源图像SI来形成浮空图像FI的浮空模块201。
根据本公开的示例实施例的浮空图像显示装置1001与上述浮空图像显示装置1000的不同之处在于，浮空模块201包括一个全息光学元件544，并且关于共同元件的描述被省略。
全息光学元件544包括重叠的多种类型的角度选择性全息图。多种类型的角度选择性全息图的数量可考虑目标衍射角和入射在全息光学元件544上的光的角度范围被设置，并且类型的数量可例如等于或大于3并且等于或小于10，但不限于此。多种类型的角度选择性全息图的数量可基于目标衍射角和入射在全息光学元件544上的光的角度范围被设置。
当使用一个全息光学元件544时，与当像上述浮空图像显示装置1000那样使用以多个层布置的多个全息光学元件时相比，可更容易地减小浮空模块201的光学系统的厚度。在本公开的示例实施例中，全息光学元件544中设置的角度选择性全息图案的类型的数量可被限制，因此，当入射角范围相对窄时，浮空图像显示装置1001可被使用。
图10是根据本公开的另一示例实施例的浮空图像显示装置1002的示意性结构的剖视图。
浮空图像显示装置1002包括用于形成源图像SI的成像模块100和用于通过在半空中形成源图像SI来形成浮空图像FI的浮空模块202。
根据本公开的示例实施例的浮空图像显示装置1002与浮空图像显示装置1000和1001的不同之处在于，浮空模块202包括其中记录一种类型的角度选择性全息图的一个全息光学元件545，并且不包括放大光学器件530，并且关于共同元件的描述被省略。
如参照图4的曲线图所描述的，在角度选择性全息图案中设置的目标衍射角与确定的参考角相关，并且关于以不同于参考角的入射角入射的入射光可能发生误差。图像失真可能由这种误差引起。然而，当由于放大光学器件530未被提供而入射在全息光学元件545上的入射角范围相对窄时，本公开的示例实施例形成具有较小图像失真的浮空图像FI，并且可以以最简单的形式被实现。
图11是根据本公开的另一示例实施例的浮空图像显示装置1003的示意性结构的剖视图，并且图12a和图12b是用于分别描述形成设置在图11的浮空图像显示装置1003中的偏振相关全息图案的方法以及偏振相关全息图案的动作的图。
参照图11，浮空图像显示装置1003包括用于形成源图像SI的成像模块100和用于通过在半空中形成源图像SI来形成浮空图像FI的浮空模块203。
根据本公开的示例实施例的浮空图像显示装置1003与图5的浮空图像显示装置1000的不同之处在于，浮空模块203包括偏振相关的角度选择性全息图案，并且还包括偏振滤光器560，并且关于共同元件的描述被省略。
本公开的示例实施例的浮空图像显示装置1003被提出以减少可能被形成在浮空图像FI附近的重影光线。
在图3a和图3b的描述中，已经描述了当光束以与参考波相同的方向入射在全息图案HP上时，光束以目标衍射角被衍射和输出，并且此时，部分光(重影光线)以入射角被输出而不被衍射。因此，在设置方向上被衍射之后发射的光束被称为初级光(primary light)，并且在没有衍射的情况下发射的光束被称为零级光(zero-order light)。本公开的示例实施例的浮空图像显示装置1003使用偏振相关的全息图案，因此零级光和初级光以不同偏振状态被输出。此外，通过使用偏振滤光器560，重影光线(零级光)不会到达浮空元件550。
全息光学装置546包括第一全息光学元件547、第二全息光学元件548和第三全息光学元件549。根据示例实施例，第一全息光学元件547、第二全息光学元件548和第三全息光学元件549中的每个可包括以不同偏振状态输出以目标衍射角衍射的初级光和未被衍射的零级光的偏振相关的全息图案。然而，本公开不限于此，并且因此，根据另一示例实施例，第一全息光学元件547、第二全息光学元件548和第三全息光学元件549中的一个或多个可包括以不同偏振状态输出以目标衍射角被衍射的初级光和未被衍射的零级光的偏振相关全息图案。
为了形成偏振相关全息图案，参照图12a，参考波和对象波在相差目标衍射角θt的方向上行进，并且具有不同偏振状态。这样，为了形成具有不同偏振状态并在不同方向上行进的两个光束L1和L2，偏振分束器PBS和反射镜可被使用。偏振分束器PBS根据偏振在不同方向上分离入射光束。例如，如图12a所示，偏振分束器PBS根据偏振分量分离入射光束，使得第一偏振的光束L1通过直接透射光束L1而不改变方向而朝向感光介质ME发送，并且第二偏振的光束L2在通过沿另一方向折射光束L2而被反射镜反射之后朝向感光介质ME发送。第一偏振和第二偏振可以是垂直方向上的线性偏振，并且例如，一个可以是S偏振，另一个可以是P偏振。第一偏振的光束L1和第二偏振的光束L2的干涉图案可被记录在感光介质ME上。第一偏振的光束L1是处于第一偏振状态的对象波，并且第二偏振的光束L2是处于第二偏振状态的参考波。对象波和参考波之间的角度(即目标衍射角θt)可通过调整反射镜的布置角度被调整。
参照图12b，非偏振的光Ls入射到经由图12a的处理形成的偏振相关全息图案PHP上。非偏振的光Ls可以是第一偏振的光和第二偏振的光被随机混合的光，并且偏振相关全息图案PHP不同地作用于第一偏振的光和第二偏振的光。偏振相关全息图案PHP以目标衍射角θt衍射第一偏振的光，并透射第二偏振的光。换句话说，被偏振相关全息图案PHP衍射了目标衍射角θt的初级光Ls1以第一偏振状态被输出，并且零级光Ls0以第二偏振状态被输出。
如图11所示，偏振滤光器560被设置在全息光学装置546与浮空元件550之间。偏振滤光器560是透射第一偏振的光并阻挡垂直于第一偏振的光的第二偏振的光的滤光器。偏振滤光器560可以是例如具有偏振轴平行于第一偏振的方向的偏振器。在从全息光学装置546输出的光中，以目标衍射角被衍射的初级光处于第一偏振状态，并且因此穿过偏振滤光器560以到达浮空元件550。另一方面，从全息光学装置546输出的没有被衍射的零级光(重影光线)处于第二偏振状态，因此由于被偏振滤光器560阻挡而不会到达浮空元件550。在图11中，零级光(重影光线)由以虚线的箭头指示。因为重影光线没有到达浮空元件550，所以可减少浮空图像显示装置1003中重影图像现象的发生。
图11的使用偏振相关角度选择性全息图案和偏振滤光器的浮空图像显示装置1003被示出为从图5的浮空图像显示装置1000被改变，但不限于此，并且可像图9或图10的浮空图像显示装置1001或1002那样改变为使用偏振相关角度选择性全息图案和偏振滤光器的形式。
图13是示意性地示出根据本公开的示例实施例的包括浮空图像显示装置的电子装置2201的框图。
参照图13，在网络环境2200中，电子装置2201可经由第一网络2298(例如，短距离无线通信网络)与另一电子装置2202通信，或者经由第二网络2299(例如，长距离无线通信网络)与另一电子装置2204和/或服务器2208通信。电子装置2201可经由服务器2208与电子装置2204通信。电子装置2201可包括处理器2220、存储器2230、输入装置2250、声音输出装置2255、显示装置2260、音频模块2270、传感器模块2210、接口2277、触觉模块2279、相机模块2280、浮空图像模块2281、电力管理模块2288、电池2289、通信模块2290、用户识别模块2296和/或天线模块2297。电子装置2201的一些组件可被省略，或者另一组件可被添加到电子装置2201。一些组件可被实现为一个集成电路。例如，传感器模块2210的指纹传感器、虹膜传感器或照度传感器也可被嵌入在显示装置2260(显示器等)中。
处理器2220可通过执行软件(例如，程序2240)来控制连接到处理器2220的电子装置2201的一个或多个组件(例如，硬件或软件组件)，并且可执行各种数据处理或操作。作为数据处理或操作的一部分，处理器2220可在易失性存储器2232上加载从另一组件(传感器模块2210、通信模块2290等)接收的命令和/或数据，处理存储在易失性存储器2232中的命令和/或数据，并将结果数据存储在非易失性存储器2234中。处理器2220可包括主处理器2221(中央处理单元、应用处理器等)和与主处理器2221一起操作或独立于主处理器2221操作的辅助处理器2223(图形处理单元、图像信号处理器、传感器集线器处理器、通信处理器等)。辅助处理器2223可使用比主处理器2221更少的功率并且执行专用功能。
在主处理器2221处于非激活状态(睡眠状态)时，辅助处理器2223可代替主处理器2221控制与电子装置2201的组件中的一些组件(显示装置2260、传感器模块2210、通信模块2290等)相关的功能和/或状态，或者在主处理器2221处于激活状态(应用执行状态)时与主处理器2221一起控制与电子装置2201的组件中的一些组件(显示装置2260、传感器模块2210、通信模块2290等)相关的功能和/或状态。辅助处理器2223(图像信号处理器、通信处理器等)可被实现为另一功能相关组件(相机模块2280、通信模块2290等)的一部分。
存储器2230可存储电子装置2201的组件(处理器2220、传感器模块2210等)所需的各种类型的数据。数据可包括例如软件(程序2240等)以及关于与其相关的命令的输入数据和/或输出数据。存储器2230可包括易失性存储器2232和/或非易失性存储器2234。
程序2240可作为软件被存储在存储器2230中，并且可包括操作系统2242、中间件2244和/或应用2246。
输入装置2250可从电子装置2201的外部(用户等)接收将在电子装置2201的组件(处理器2220等)中被使用的命令和/或数据。输入装置2250可包括麦克风、鼠标、键盘和/或数字笔(手写笔等)。
声音输出装置2255可将声音信号输出到电子装置2201的外部。声音输出装置2255可包括扬声器和/或接收器。扬声器可被用于通用目的，例如多媒体再现或记录再现，并且接收器可被用于接收呼入呼叫。接收器可被组合为扬声器的一部分，或者可被实现为单独的独立装置。
显示装置2260可向电子装置2201的外部视觉地提供信息。显示装置2260可包括显示器、全息装置或投影仪，以及用于控制相应装置的控制电路。显示装置2260可包括被配置为检测触摸的触摸电路和/或被配置为测量由触摸产生的力的强度的传感器电路(压力传感器等)。
音频模块2270可将声音转换为电信号或将电信号转换为声音。音频模块2270可通过输入装置2250获得声音，或者可通过声音输出装置2255和/或直接或无线地连接到电子装置2201的另一电子装置(电子装置2202等)的扬声器和/或耳机输出声音。
传感器模块2210可检测电子装置2201的操作状态(功率、温度等)或外部环境状态(用户状态等)，并生成与检测到的状态对应的电信号和/或数据值。传感器模块2210可包括指纹传感器、加速度传感器、位置传感器、3D传感器等，并且此外，可包括虹膜传感器、陀螺仪传感器、压力传感器、磁传感器、握持传感器、接近传感器、颜色传感器、红外(IR)传感器、生物计量传感器、温度传感器、湿度传感器和/或照度传感器。
接口2277可支持可由电子装置2201使用以直接或无线地连接到另一电子装置(电子装置2202)的一个或多个指定协议。接口2277可包括高清晰多媒体接口(HDMI)、通用串行总线(USB)接口、安全数字(SD)卡接口和/或音频接口。
连接端2278可包括使得电子装置2201能够物理地被连接到另一电子装置(电子装置2202)的连接器。连接端2278可包括HDMI连接器、USB连接器、SD卡连接器和/或音频连接器(耳机连接器等)。
触觉模块2279可将电信号转换为可由用户经由触觉或运动感觉来识别的机械刺激(振动或运动)或电刺激。触觉模块2279可包括电机、压电装置和/或电刺激装置。
相机模块2280可捕获静止图像和运动图像。相机模块2280可包括透镜组件、图像传感器、图像信号处理器和/或闪光灯，其中，该透镜组件包括一个或多个透镜。
浮空图像模块2281可包括根据上述本公开的示例实施例的浮空图像显示装置1000至1003中的一个或从其修改的装置。
浮空图像模块2281可与存储在存储器2230中的应用2246中的一个相关联地被执行。应用2246可包括与浮空图像模块2281的驱动相关联地执行的一个或多个应用。例如，浮空图像模块2281可根据第一应用的执行来形成浮空图像。此外，第二应用可根据用户相对于显示的浮空图像的姿势来被执行。相机模块2280可用作用于识别用户相对于由浮空图像模块2281形成的浮空图像的姿势的传感器。例如，相机模块2280可拍摄用户相对于浮空图像的姿势，并且第二应用可根据拍摄的姿势的内容来被执行。
电力管理模块2288可管理供应给电子装置2201的电力。电力管理模块2288可被实现为电力管理集成电路(PMIC)的一部分。
电池2289可对电子装置2201的组件供电。电池2289可包括不可再充电的原电池、可再充电的蓄电池和/或燃料电池。
通信模块2290可支持在电子装置2201与另一电子装置(电子装置2202、电子装置2204或服务器2208)之间建立直接(有线)通信信道和/或无线通信信道，并且经由建立的通信信道执行通信。通信模块2290独立于处理器2220(应用处理器等)操作，并且可包括支持直接通信和/或无线通信的一个或多个通信处理器。通信模块2290可包括无线通信模块2292(蜂窝通信模块、短距离无线通信模块或全球导航卫星系统(GNSS)通信模块)和/或有线通信模块2294(局域网(LAN)通信模块或电力线通信模块)。与上述通信模块对应的通信模块可经由第一网络2298(短距离通信网络，诸如蓝牙、Wi-Fi直连或红外数据协会(IrDA))或第二网络2299(长距离通信网络，诸如蜂窝网络、互联网或计算机网络(LAN或广域网(WAN))与另一电子装置通信。这种各种类型的通信模块可被集成到一个组件(单个芯片等)中或被实现为多个单独的组件(多个芯片)。无线通信模块2292可通过使用存储在用户识别模块2296中的用户信息(国际移动用户识别码(IMSI)等)识别并验证通信网络(诸如第一网络2298和/或第二网络2299)中的电子装置2201。
天线模块2297可将信号和/或电力发送到外部(另一电子装置)或从外部(另一电子装置)接收信号和/或电力。天线模块2297可包括具有形成在基底(印刷电路板(PCB)等)上的导电图案的辐射器。天线模块2297可包括一个或多个天线。当多个天线被包括时，可由通信模块2290从多个天线中选择适合于由通信网络(诸如第一网络2298和/或第二网络2299)使用的通信方法的天线。可通过选择的天线在通信模块2290与另一电子装置之间发送或接收信号和/或电力。除了天线之外，另一组件(射频集成电路(RFIC)等)可被包括作为天线模块2297的一部分。
组件中的一些可经由外设装置(总线、通用输入和输出(GPIO)、串行外设接口(SPI)、移动工业处理器接口(MIPI)等)之间的通信方法相互连接，并且可交换信号(命令、数据等)。
可经由连接到第二网络2299的服务器2208在电子装置2201与外部电子装置2204之间发送或接收命令或数据。另一电子装置2202或2204可以是与电子装置2201相同或不同类型的装置。由电子装置2201执行的操作中的全部或一些操作可由其他电子装置2202和2204中的至少一个执行。例如，当电子装置2201要执行特定功能或服务时，电子装置2201可请求一个或多个其他电子装置执行功能或服务的部分或全部，而不是由其自身执行功能或服务。在接收到请求时，一个或多个其他电子装置可执行与请求相关的附加功能或服务，并且将执行的结果发送到电子装置2201。在这方面，可使用云计算技术、分布式计算技术和/或客户端-服务器计算技术。
图14和图15是示出根据本公开的示例实施例的应用浮空图像显示装置3100的电子装置3000和应用浮空图像显示装置4100的电子装置4000的示例的视图。
图14的电子装置3000具有浮空图像显示装置3100被应用于移动电话或智能电话的形状。电子装置3000包括处理器和存储器，并且可执行与浮空图像显示装置3100相关联的应用，例如，与用户相对于浮空图像FI的姿势相关联的应用。浮空图像显示装置3100可在可由自相机3200感测的位置处形成浮空图像FI。自拍相机3200可被用作用于识别用户相对于浮空图像FI的姿势的传感器。自拍相机3200可拍摄用户相对于浮空图像FI的姿势，并且电子装置3000中提供的特定应用可根据拍摄的姿势的内容被执行。
图15的电子装置4000具有以桌面的形式应用浮空图像显示装置4100的形状。
另外，浮空图像显示装置的应用领域可变化。例如，浮空图像显示装置可与通用显示装置、电视(TV)或监视器组合使用，并且可被应用于各种产品中的任何一种，诸如移动装置、车辆、平视显示器、增强/虚拟现实装置、大型标牌、可穿戴显示器、可卷曲TV、可拉伸显示器等。
提供本公开的以上描述用于说明，并且本领域普通技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求限定的本公开的基本特征和范围的情况下，在形式和细节上的各种改变可容易地被进行。因此，上述本公开的示例实施例是所有方面的示例，并且不受限制。例如，被描述为单个类型的每个组件可以以分布式方式被实现，并且类似地，被描述为分布式的组件可以以组合形式被实现。
为了更好地理解，参考附图中所示的本公开的示例实施例描述了上述浮空图像显示装置和包括该浮空图像显示装置的电子装置，但是本公开的示例实施例仅是示例，并且本领域普通技术人员将理解，由此，本公开的各种修改和等同的示例实施例是可能的。因此，本公开的示例性实施例应仅应在描述性意义上被考虑，而不是出于限制的目的。本说明书的范围在权利要求书而不是前面的描述中阐述，并且与其等同的范围内的所有差异应被解释为被包括在本文中。

Claims (15)

1.一种浮空图像显示装置，包括：
图像形成装置，被配置为形成源图像；
波导，被配置为将在一个位置处输入到所述波导中的源图像的光引导到在另一位置处被输出；
全息光学装置，被设置在从所述波导输出的所述光的行进路径上，所述全息光学装置包括被配置为以目标衍射角衍射具有第一入射角区域的所述光的全息图案；以及
浮空元件，包括多个角反射器，所述浮空元件被配置为通过在半空中远离所述浮空元件的第一位置处形成从所述全息光学装置输出的所述光的图像来形成源图像的浮空图像。
2.根据权利要求1所述的浮空图像显示装置，其中，所述全息光学装置包括多种类型的角度选择性全息图案，所述多种类型的角度选择性全息图案被配置为根据所述光的入射角选择性地起作用。
3.根据权利要求2所述的浮空图像显示装置，其中，所述多种类型的角度选择性全息图案包括不同的反应角区域。
4.根据权利要求3所述的浮空图像显示装置，其中，所述多种类型的角度选择性全息图案的反应角区域的总区域包括第一入射角区域，并且
其中，所述多种类型的数量被设置为使得所述总区域的范围等于或大于第一入射角区域的范围。
5.根据权利要求1所述的浮空图像显示装置，其中，所述全息光学装置包括沿着所述光的行进路径被设置的第一全息光学元件和第二全息光学元件，并且其中，第一全息光学元件和第二全息光学元件在第一入射角区域中的不同角区域上起作用。
6.根据权利要求5所述的浮空图像显示装置，其中，第一全息光学元件和第二全息光学元件中的每个包括多种类型的角度选择性全息图案，所述多种类型的角度选择性全息图案被配置为根据所述光的入射角选择性地起作用。
7.根据权利要求6所述的浮空图像显示装置，其中，第一全息光学元件包括所述多个角度选择性全息图案中的第一角度选择性全息图案，第一角度选择性全息图案被配置为以目标衍射角衍射在第一范围内的入射光并且分布式地管理第一范围，并且
其中，第二全息光学元件包括所述多个角度选择性全息图案中的第二角度选择性全息图案，第二角度选择性全息图案被配置为以目标衍射角衍射在与第一范围不同的第二范围内的入射光并且分布式地管理第二范围。
8.根据权利要求7所述的浮空图像显示装置，其中，第一范围和第二范围的总区域包括第一入射角区域，并且
其中，第一范围和第二范围的总区域的范围等于或大于第一入射角区域的范围。
9.根据权利要求7所述的浮空图像显示装置，还包括第三全息光学元件，被配置为在第三区域上起作用，第三区域不同于与第一全息光学元件对应的第一区域和与第二全息光学元件对应的第二区域。
10.根据权利要求1所述的浮空图像显示装置，其中，光学系统的厚度小于所述浮空元件与形成浮空图像的第一位置之间的距离，光学系统由所述图像形成装置、所述波导和所述全息光学装置形成。
11.根据权利要求10所述的浮空图像显示装置，其中，光学系统的厚度等于或小于所述浮空元件与形成浮空图像的第一位置之间的距离的1/4。
12.根据权利要求1所述的浮空图像显示装置，其中，所述全息图案是偏振相关全息图案，偏振相关全息图案被配置为以不同偏振状态输出以目标衍射角被衍射的初级光和未被衍射的零级光。
13.根据权利要求1所述的浮空图像显示装置，其中，所述波导包括：
引导构件，被配置为在其中多次完全反射入射光；
输入耦合器，被配置为以一定角度输入源图像的所述光以在所述引导构件中被全反射；以及
输出耦合器，被配置为向外输出在所述引导构件中被全反射多次的所述光，
其中，所述输入耦合器包括衍射图案，
其中，衍射图案的衍射角θd被设置为满足以下条件：
asin(1/n)<θd<atan(W/(2t))，
其中，n表示所述引导构件的折射率，t表示所述引导构件的厚度，并且W表示所述输入耦合器的宽度。
14.根据权利要求13所述的浮空图像显示装置，其中，所述输出耦合器包括衍射图案，
其中，衍射图案被配置为在与光入射在所述输入耦合器上的方向平行的方向上输出光。
15.一种电子装置，包括：
浮空图像显示装置，包括：
图像形成装置，被配置为形成源图像；
波导，被配置为将在第一位置处输入到所述波导中的源图像的光引导到在第二位置处被输出；
全息光学装置，被设置在从所述波导输出的所述光的行进路径上，所述全息光学装置包括被配置为以目标衍射角衍射具有第一入射角区域的所述光的全息图案；以及
浮空元件，包括多个角反射器，所述浮空元件被配置为通过在半空中远离所述浮空元件的第一位置处形成从所述全息光学装置输出的所述光的图像来形成源图像的浮空图像，
传感器，被配置为识别用户相对于浮空图像的姿势；以及
处理器，被配置为执行与所述姿势相关联的特定应用。
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