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擬轉(zhuǎn)化成果 | 視網(wǎng)膜投影:全景聚焦的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)近眼顯示技術(shù)
來源:中國光學(xué)《液晶與顯示》(ESCI,、Scopus收錄,,中文核心期刊)2022 年第 5 期 | 作者:4SHQ | 發(fā)布時(shí)間: 957天前 | 6770 次瀏覽 | 分享到:

近眼顯示器(Near eye display, NED)或頭戴顯示器(Head mounted display, HMD)作為實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual reality,VR)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(Augmented Reality,,AR)并提供沉浸式和交互式體驗(yàn)的基本設(shè)備,,可將數(shù)字世界與物理世界無縫融合,,有望成為下一代增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示終端,。目前,NED 面臨的一個(gè)關(guān)鍵問題是輻輳-聚焦沖突,,用戶長時(shí)間觀看會(huì)導(dǎo)致眼睛疲勞和不適,。視網(wǎng)膜投影顯示(Retinal Projection Displays,RPD)技術(shù)具有全景聚焦(always in focus)的圖像特征,,自然化解了輻輳-聚焦沖突,,成為近眼顯示領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。


與傳統(tǒng)直視式顯示相比,,RPD 將圖像源直接成像到人眼瞳孔中的獨(dú)特原理造就了諸多優(yōu)勢,。第一,,RPD 將近乎所有的光都匯聚到人眼中,因此系統(tǒng)光效很高,,特別適合于戶外使用,。第二,通過增加目鏡的數(shù)值孔徑可以直接獲得大視場的近眼顯示,。第三,,RPD 的全景聚焦特征自然化解了近眼顯示存在的輻輳-聚焦沖突,可以實(shí)現(xiàn)無視疲勞的 AR 近眼顯示,。在某些 AR 應(yīng)用如車輛輔助駕駛上,,駕駛員雙眼對焦在車外不同距離處時(shí)均可看清虛擬圖像,避免了在車外路況與虛擬圖像之間來回對焦引發(fā)的風(fēng)險(xiǎn),,增加了駕駛安全性,。


近日,合肥工業(yè)大學(xué) 王梓 副研究員和 呂國強(qiáng) 教授團(tuán)隊(duì)在《液晶與顯示》(ESCI,、Scopus 收錄,,中文核心期刊)2022 年第 5 期發(fā)表了題為“視網(wǎng)膜投影顯示技術(shù)研究進(jìn)展”綜述文章。


本文回顧了 RPD 技術(shù)的發(fā)展,,闡述了 RPD 的基本工作原理,,綜述了 RPD 及其出瞳拓展方面的最新進(jìn)展,并對其未來的前景進(jìn)行了展望,。


  1. 視網(wǎng)膜投影顯示(RPD)技術(shù)及其原理  

RPD 這一概念最早出現(xiàn)在 1860 年物理學(xué)家麥克斯韋所做的一個(gè)實(shí)驗(yàn)中,。他將光源通過透鏡直接成像在瞳孔中,由此觀察到透鏡被光線均勻地照明,。這種將光源成像在瞳孔中的方法被稱為麥克斯韋觀察法(Maxwellian viewing),。在該技術(shù)基礎(chǔ)上,Kollin 等人加入圖像源,,開發(fā)了第一款 RPD 顯示器原型,。隨后,RPD 技術(shù)受到研究者的廣泛關(guān)注,。

圖1:(a)基于 SLM 的視網(wǎng)膜投影顯示,;(b)基于 LBS 的視網(wǎng)膜投影顯示。

圖源:液晶與顯示, 2022, 37(5): 640. Fig.1