基于人眼特性的分區時分復用3D 視網膜投影顯示

韋子超，樓益民，胡娟梅，吳鋒民

（浙江理工大學物理系浙江省光場調控技術重點實驗室，杭州 310018）

0 引言

為解決近眼顯示產品存在的3D 實體感不強、暈眩、易視覺疲勞等問題，研發人員開始探索將全息［1］、光場顯示［2］和視網膜投影顯示［3］等技術應用于近眼顯示，用以改善視覺效果、提升使用舒適度。其中視網膜投影顯示技術因其具有方案簡單、結構緊湊、易于集成等優點而備受矚目。

視網膜投影顯示技術基于麥克斯韋視圖原理［4］，通過直接在人眼視網膜上投影清晰的圖像來避免調焦模糊。可以有效緩解輻輳調焦矛盾（Vergence Accommodation Conflict，VAC）問題［5］。傳統視網膜投影顯示系統的出瞳直徑僅為一個像點的大小，系統可獲得極大的景深［6］，但存在著出瞳面積小、無法提供準確的深度信息、計算量較大等問題。

針對以上問題，YUUKI A 等設計了一種結合蠅眼透鏡和小孔陣列的顯示方案［7］，將實驗系統的出瞳面積提高到24 mm×24 mm，但是光效和分辨率較低。之后KIM S B 等用全息光學元件（Holographic Optical Elements，HOE）將顯示系統的出瞳面積擴大至9 mm×3 mm［8］。HEDILI M K 等利用光源陣列和低延遲動態瞳孔跟蹤裝置將出瞳面積擴大到14 mm×10 mm［9］。CHAN C 等構建了一種無透鏡的多視點顯示系統［10］，出瞳面積為3 mm×3 mm，但是系統計算量較大。SHI X 等提出了一種虛擬視點倍增技術［11］，利用HOE 和偏振光柵產生了12 mm 的水平出瞳區域。TAKAHASHI H 等利用HOE 和視差圖為觀察者提供了單眼調焦深度信息［12］，但是無法提供平滑的運動視差和正確的調焦刺激。隨后JANG C 等提出了一種瞳孔跟蹤光場顯示系統［13］，但是存在圖像丟失的問題。……