[發(fā)明專利]基于正交偏振片的超多視點(diǎn)視網(wǎng)膜成像裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010109864.2
• 申請日: 2020-02-23
• 公開（公告）號: CN111142264A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉澤晟
• 申請（專利權(quán)）人: 成都工業(yè)學(xué)院
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G02B30/33
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種基于正交偏振片的超多視點(diǎn)視網(wǎng)膜成像裝置，該裝置由點(diǎn)光源、透鏡、正交偏振片、偏振光轉(zhuǎn)換器、透射型顯示面板和半透半反鏡構(gòu)成。點(diǎn)光源發(fā)出的光線經(jīng)過透鏡會聚后，依次通過正交偏振片、偏振光轉(zhuǎn)換器、透射型顯示面板和半透半反鏡，在人眼瞳孔中心形成會聚點(diǎn)，最終在人眼視網(wǎng)膜上成像。通過正交偏振片和偏振光轉(zhuǎn)換器將兩幅視差圖像時(shí)序投影到人眼的視網(wǎng)膜上，形成單眼多視的立體顯示效果，為單眼提供更豐富的深度線索，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了虛擬立體圖像與真實(shí)環(huán)境疊加顯示的效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超多視點(diǎn)技術(shù)和視網(wǎng)膜成像技術(shù)，特別涉及基于正交偏振片的超多視點(diǎn)視網(wǎng)膜成像裝置。

背景技術(shù)

近年來新興的AR/VR技術(shù)均采用近眼顯示結(jié)構(gòu)，即在觀看者眼睛的近距離處投影圖像，同時(shí)通過半透半反鏡、平面波導(dǎo)、自由曲面等圖像融合器件實(shí)現(xiàn)實(shí)虛圖像的融合顯示，現(xiàn)有的近眼顯示設(shè)備均將計(jì)算機(jī)提供的虛擬圖像成像在空間中某一固定平面上，對于近視或遠(yuǎn)視眼患者，既要佩戴近視或遠(yuǎn)視眼鏡，又要佩戴AR設(shè)備，為近視和遠(yuǎn)視眼患者的使用帶來極大不便，大大降低了觀看體驗(yàn)。

視網(wǎng)膜成像技術(shù)將一幅圖像直接成像在人眼視網(wǎng)膜上，正常人和近視或遠(yuǎn)視眼患者的視網(wǎng)膜上均能獲得清晰的圖像，并且在人眼焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的過程中，始終保持清晰成像，因此視網(wǎng)膜成像技術(shù)能將虛擬圖像疊加在空間任意的深度面上，隨著人眼聚焦深度的不同而變化。但是目前只能實(shí)現(xiàn)單幅圖像的視網(wǎng)膜成像，觀看者只能看到2D的平面圖像。而超多視點(diǎn)技術(shù)作為一種3D顯示技術(shù)，因此將視網(wǎng)膜成像與超多視點(diǎn)技術(shù)結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)虛擬圖像與真實(shí)三維空間有機(jī)融合，是AR/VR技術(shù)發(fā)展的一個新方向。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開一種基于正交偏振片的超多視點(diǎn)視網(wǎng)膜成像裝置，如附圖1所示，該裝置由點(diǎn)光源、透鏡、正交偏振片、偏振光轉(zhuǎn)換器、透射型顯示面板和半透半反鏡構(gòu)成。點(diǎn)光源發(fā)出的光線經(jīng)過透鏡會聚后，依次通過正交偏振片、偏振光轉(zhuǎn)換器、透射型顯示面板和半透半反鏡，在人眼瞳孔中心形成會聚點(diǎn)，最終在人眼視網(wǎng)膜上成像。

所述點(diǎn)光源位于裝置最前端，為整個裝置提供背光源；

所述透鏡將點(diǎn)光源發(fā)出的光線進(jìn)行會聚，以產(chǎn)生會聚點(diǎn)；

所述正交偏振片由偏振方向互相正交的單元格成二維矩陣排列，如附圖2所示，相鄰單元格的偏振方向互相正交，單元格尺寸與透射型顯示面板上的像素尺寸相同；

所述正交偏振片將入射的非偏振光調(diào)制為相鄰單元相互正交的偏振光；

所述偏振光轉(zhuǎn)換器，通過電壓切換，實(shí)現(xiàn)入射偏振光偏振方向的改變；

所述透射型顯示面板對某一偏振方向的偏振光亮度進(jìn)行調(diào)制，透射型顯示面板上顯示兩幅視差圖像，兩幅視差圖像的排列方式如附圖3所示，視差圖像1和視差圖像2的像素在水平和垂直方向上周期間隔排列；

所述正交偏振片、偏振光轉(zhuǎn)換器和透射型顯示面板三者緊密排列；

所述半透半反鏡對入射光具有一半透射一半反射的功能，來自于透射型顯示面板的光線，經(jīng)過半透半反鏡反射進(jìn)入人眼，來自于真實(shí)世界的光線經(jīng)過半透半反鏡透射進(jìn)入人眼，實(shí)現(xiàn)虛擬圖像與真實(shí)環(huán)境的疊加顯示。

點(diǎn)光源發(fā)出的光線首先經(jīng)過透鏡會聚，再由正交偏振片起偏，獲得相鄰單元相互正交的偏振光，偏振光轉(zhuǎn)換器對入射的偏振光進(jìn)行快速切換，時(shí)序改變?nèi)肷淦窆獾钠穹较颍谀骋粫r(shí)刻，入射到透射型顯示面板上的正交偏振光只有一個方向的偏振光，即一半單元格的光線能通過透射型顯示面板，照射視差圖像1，在人眼瞳孔處形成一個會聚點(diǎn)，將視差圖像1在視網(wǎng)膜上清晰成像；在下一時(shí)刻，另一個方向的偏振光，即另外一半單元格的光線通過透射型顯示面板，照射視差圖像2，在人眼瞳孔處形成同一個會聚點(diǎn)，將視差圖像2在視網(wǎng)膜上清晰成像。

偏振光轉(zhuǎn)換器的切換頻率滿足人眼的視覺暫留效應(yīng)，單眼獲得兩幅視差圖像，實(shí)現(xiàn)超多視點(diǎn)的視網(wǎng)膜成像，為觀看者提供更準(zhǔn)確的聚焦線索，獲得更真實(shí)的視覺體驗(yàn)。