[发明专利]基于正交偏振片的超多视点视网膜成像装置

说明书

本发明公开了一种基于正交偏振片的超多视点视网膜成像装置，该装置由点光源、透镜、正交偏振片、偏振光转换器、透射型显示面板和半透半反镜构成。点光源发出的光线经过透镜会聚后，依次通过正交偏振片、偏振光转换器、透射型显示面板和半透半反镜，在人眼瞳孔中心形成会聚点，最终在人眼视网膜上成像。通过正交偏振片和偏振光转换器将两幅视差图像时序投影到人眼的视网膜上，形成单眼多视的立体显示效果，为单眼提供更丰富的深度线索，同时还实现了虚拟立体图像与真实环境叠加显示的效果。

技术领域

本发明涉及超多视点技术和视网膜成像技术，特别涉及基于正交偏振片的超多视点视网膜成像装置。

背景技术

近年来新兴的AR/VR技术均采用近眼显示结构，即在观看者眼睛的近距离处投影图像，同时通过半透半反镜、平面波导、自由曲面等图像融合器件实现实虚图像的融合显示，现有的近眼显示设备均将计算机提供的虚拟图像成像在空间中某一固定平面上，对于近视或远视眼患者，既要佩戴近视或远视眼镜，又要佩戴AR设备，为近视和远视眼患者的使用带来极大不便，大大降低了观看体验。

视网膜成像技术将一幅图像直接成像在人眼视网膜上，正常人和近视或远视眼患者的视网膜上均能获得清晰的图像，并且在人眼焦点调节的过程中，始终保持清晰成像，因此视网膜成像技术能将虚拟图像叠加在空间任意的深度面上，随着人眼聚焦深度的不同而变化。但是目前只能实现单幅图像的视网膜成像，观看者只能看到2D的平面图像。而超多视点技术作为一种3D显示技术，因此将视网膜成像与超多视点技术结合，可实现虚拟图像与真实三维空间有机融合，是AR/VR技术发展的一个新方向。

发明内容

本发明公开一种基于正交偏振片的超多视点视网膜成像装置，如附图1所示，该装置由点光源、透镜、正交偏振片、偏振光转换器、透射型显示面板和半透半反镜构成。点光源发出的光线经过透镜会聚后，依次通过正交偏振片、偏振光转换器、透射型显示面板和半透半反镜，在人眼瞳孔中心形成会聚点，最终在人眼视网膜上成像。

所述点光源位于装置最前端，为整个装置提供背光源；

所述透镜将点光源发出的光线进行会聚，以产生会聚点；

所述正交偏振片由偏振方向互相正交的单元格成二维矩阵排列，如附图2所示，相邻单元格的偏振方向互相正交，单元格尺寸与透射型显示面板上的像素尺寸相同；

所述正交偏振片将入射的非偏振光调制为相邻单元相互正交的偏振光；

所述偏振光转换器，通过电压切换，实现入射偏振光偏振方向的改变；

所述透射型显示面板对某一偏振方向的偏振光亮度进行调制，透射型显示面板上显示两幅视差图像，两幅视差图像的排列方式如附图3所示，视差图像1和视差图像2的像素在水平和垂直方向上周期间隔排列；

所述正交偏振片、偏振光转换器和透射型显示面板三者紧密排列；

所述半透半反镜对入射光具有一半透射一半反射的功能，来自于透射型显示面板的光线，经过半透半反镜反射进入人眼，来自于真实世界的光线经过半透半反镜透射进入人眼，实现虚拟图像与真实环境的叠加显示。

点光源发出的光线首先经过透镜会聚，再由正交偏振片起偏，获得相邻单元相互正交的偏振光，偏振光转换器对入射的偏振光进行快速切换，时序改变入射偏振光的偏振方向，在某一时刻，入射到透射型显示面板上的正交偏振光只有一个方向的偏振光，即一半单元格的光线能通过透射型显示面板，照射视差图像1，在人眼瞳孔处形成一个会聚点，将视差图像1在视网膜上清晰成像；在下一时刻，另一个方向的偏振光，即另外一半单元格的光线通过透射型显示面板，照射视差图像2，在人眼瞳孔处形成同一个会聚点，将视差图像2在视网膜上清晰成像。

偏振光转换器的切换频率满足人眼的视觉暂留效应，单眼获得两幅视差图像，实现超多视点的视网膜成像，为观看者提供更准确的聚焦线索，获得更真实的视觉体验。