基于视觉系统特性的多层液晶近眼显示权重优化方法和装置的制造方法

文档序号:8456725阅读:532来源:国知局
基于视觉系统特性的多层液晶近眼显示权重优化方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及三维显示技术领域,特别是一种基于视觉系统特性的多层液晶近眼显 示权重优化方法和装置。
【背景技术】
[0002] 三维显示技术在显示领域受到越来越多的重视,该技术的发展,已经影响到人类 生活的方方面面。从3D电影的蓬勃发展,到风靡全球的Google Glass,再到被Facebook以 20亿美元收购的Oculus,无不向世人展示了 3D显示广阔的发展前景。宄其原因,三维显示 提供了传统二维显示所不具备的深度信息,给用户带来了极佳的视觉体验。但正因为如此, 三维显示中最大的问题就在于,如何提供足够的信息量,实现高空间分辨率、高角分辨率的 三维显现效果。
[0003] 现有的三维显示技术大都是基于双目视差图像的立体显示技术,不可避免的存在 着辐辏和聚焦的问题,即人眼观看的屏幕位置(聚焦)和立体图像的空间深度位置(辐辏) 不一致,使得人眼在长时间观看后产生晕眩、恶心等生理心理反应。
[0004] 现有文献(参见 Maimone A, Fuchs H. Computational augmented reality eyeglasses[C]//Mixed and Augmented Reality (ISMAR), 2013 IEEE International Symposium on. IEEE, 2013:29-38.)提出一种多层液晶近眼显示的计算方案,其使用堆叠的 空间光调制器(SLM)产生随视点变化而变化的图像,得到精确的运动视差和双目视差,产 生良好的立体感和深度感。
[0005] 然而上述方法存在两点缺陷:1、由于四维光场信息量巨大,将光场转化为多层液 晶衰减图案张量积时,计算速度慢,只能显示静态的三维场景;2、由于人眼分辨细节的中心 视场只有5度左右,将边缘光线与中心光线同样权重对待,优化结果反而与真实情况不符。

【发明内容】

[0006] 本发明的目的是避免现有近眼多层显示技术中,中心视场和边缘视场权重相同带 来的显示失真等问题,提出一种基于视觉系统特性的多层液晶近眼显示的权重优化方法和 装置。
[0007] 一种基于视觉系统特性的多层液晶近眼显示权重优化装置,包括沿着人眼正前方 依次放置的微透镜阵列、空间光调制器阵列、偏振片阵列、背光照明设备和镜框固定设备。
[0008] 所述的微透镜阵列,用来偏折光场,减小光场到达眼瞳的光斑尺寸,降低系统衍 射。
[0009] 所述的微透镜阵列,若要降低系统的光学结构复杂度,也可不加。
[0010] 所述的空间光调制器阵列由多层等间隔排布的液晶层构成。
[0011] 优选的,保证多层液晶层互相平行,液晶层数至少为两层。
[0012] 该多层液晶近眼显示装置的三维显示效果,由多层液晶层数、液晶分辨率和液晶 层间隔共同决定。
[0013] 偏振片阵列确保背景光进入液晶层之前为偏振光,在层与层之间放置偏振片使得 通过每一层液晶的偏振光均可以看做是光强的调制。
[0014] 优选的,偏振片阵列从近到远,偏振方向按照顺序正交,使得对光偏振方向的调制 最终转换为强度的调制。
[0015] 背光照明设备分成侧入式和直下式两种。侧入式背光源包括导光板、反射膜、透镜 膜、漫射膜和冷阴极灯管;直下式背光源包括利用冷阴极荧光管和利用LED阵列两种方式。
[0016] 镜框固定设备用来固定液晶层和背光照明设备,质量轻巧,易于佩戴,且重心尽量 靠近佩戴者以提高使用舒适感。
[0017] 控制终端连接每一层液晶空间光调制器的驱动板,依据优化方法计算出的衰减图 案,不断刷新每层液晶上每个像素的RGB通道的透过率,最终实现基于多层液晶的近眼三 维显示。
[0018] 在上述多层液晶近眼显示权重优化装置基础之上,本发明提供了一种基于视觉系 统特性的多层液晶近眼显示权重优化方法,包括以下步骤:
[0019] 1)依据人眼瞳孔大小和瞳孔转动范围,结合人眼聚焦辐辏冲突解决办法,设计视 点间隔和视点数目;
[0020] 2)依据所要显示的三维空间场景,获取不同视点情况下的透视投影结果,得到四 维目标光场;
[0021] 3)依据多层液晶显示系统结构,获取重构四维光场的范围和方向;
[0022] 4)结合人眼视觉系统分辨细节的中心视场范围,计算出在既定视点间隔情况下, 最终的中心权重角度范围;
[0023] 5)利用高维度线性最小二乘法,基于人眼视觉系统的权重设计,计算出每一层液 晶上的衰减图案,实现近眼的三维显示效果。
[0024] 具体地,所述步骤1)包括:
[0025] a)当瞳孔固定时,从某一三维重构点至少有两根光线同时进入人眼,人眼就可以 辐辏在该点处;
[0026] b)依据瞳孔大小、眼球半径,设计相邻视点间隔;
[0027] 具体地,所述步骤4)包括:
[0028] a)当瞳孔固定时,人眼分辨细节的中心视场范围是5度左右,人眼明视距离为 25cm左右;
[0029] b)在视点位置确定条件下,获取该视点能够分辨的最边缘点位置;
[0030] c)依据该边缘点位置,计算出消除聚焦辐辏冲突条件下,最终的权重角度范围。
[0031] 与先前技术相比,本发明的主要优点如下:
[0032] 1)依据人眼视觉特性,提出重构光场中心区域和边缘区域具有不同的权重范围, 使得优化结果更加接近真实情况;
[0033] 2)降低对边缘区域光线的约束强度,由于边缘区域占整个光场的绝大部分,显著 地提高优化速度,增加了优化算法的实时性。
【附图说明】
[0034] 图1是本发明基于视觉系统特性的多层液晶近眼显示权重优化装置示意图;
[0035] 图2是本发明消除聚焦辐辏冲突条件下视点间隔示意图;
[0036] 图3是本发明基于人眼视觉特性的权重角度示意图。
【具体实施方式】
[0037] 以下结合附图,结合具体实施例来对本发明作进一步的阐述。
[0038] 如图1所示,一种基于视觉系统特性的多层液晶近眼显示权重优化装置,包括沿 着人眼球1前方依次放置的微透镜阵列3、偏振片4、液晶层5、偏振片6、液晶层7、偏振片8 和背光照明设备9,其中终端16分别通过驱动
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