本申請要求2014年3月5日提交的美國臨時申請?zhí)?1/948,226的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，通過引用將該（多個）申請的整體內(nèi)容合并于此。政府許可的權(quán)利。本發(fā)明是利用根據(jù)國家科學基金會授予的基金號Nos.14-22653和14-22179的政府支持完成的。政府具有本發(fā)明的某些權(quán)利。
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及可佩戴3D增強現(xiàn)實顯示器，并且更特別地但不是排外地涉及包括具有可選的可變焦點和/或?qū)ο笞R別的3D集成成像（InI）光學器件的可佩戴3D增強現(xiàn)實顯示器。
背景技術(shù)：
：允許在人的現(xiàn)實世界視圖上疊加2D或3D數(shù)字信息的增強現(xiàn)實（AR）顯示器長期以來已被描述為一項重新定義我們感知數(shù)字信息且與數(shù)字信息相互作用的方式的起改造作用的技術(shù)。盡管已經(jīng)探索了若干個類型的AR顯示設(shè)備，但是期望形式的AR顯示器是輕質(zhì)的光學看穿式（see-through）頭戴式顯示器（OST-HMD），其能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字信息到物理世界的直觀視圖上的光學疊加并且保持對現(xiàn)實世界的看穿式視覺。隨著無線網(wǎng)絡(luò)的迅速增加的帶寬、電子器件的小型化以及流行的云計算，當前挑戰(zhàn)之一是實現(xiàn)不顯眼（unobtrusive）AR顯示器，其將OST-HMD、智能電話以及移動計算的功能集成在一副眼鏡的體積內(nèi)。如果可用的話，這樣的AR顯示器將有潛力徹底改革許多實踐的領(lǐng)域并且滲透生活的結(jié)構(gòu)（fabric），包括醫(yī)療、防御和安全、制造、運輸、教育和娛樂領(lǐng)域。例如，在醫(yī)學中，AR技術(shù)可使得醫(yī)生能夠在實施手術(shù)的同時看到疊加在患者的腹腔上的患者的CT圖像；在移動計算中，它可以允許旅行者在街上行走的同時訪問他或她視線中的飯店的評論；在軍事訓練中，它可以允許戰(zhàn)士在將3D虛擬對象混入現(xiàn)場訓練環(huán)境中的環(huán)境中有效地訓練。通常，AR技術(shù)的大多數(shù)關(guān)鍵障礙是由顯示器來限定的。缺少高性能、緊湊和低成本AR顯示器會限制探索AR技術(shù)潛在提供的全范圍益處的能力。近年，重要的研究和市場驅(qū)動已經(jīng)朝向克服OST-HMD系統(tǒng)的笨重、類似頭盔的外形因數(shù)，主要集中于實現(xiàn)緊湊且輕質(zhì)的外形因數(shù)。已經(jīng)探索了導致OST-HMD顯著進步的幾個光學技術(shù)。例如，大力宣傳的googleGlass?是非常緊湊、輕質(zhì)（~36克）、單眼OST-HMD，提供無障礙即時訪問數(shù)字信息的益處。盡管它已展示了AR顯示器的有前途且令人興奮的未來前景，但是googleGlass?的當前版本在640×360像素的圖像分辨率下具有非常窄的FOV（沿對角線近似15°FOV）。這對有效增強許多應(yīng)用程序中的現(xiàn)實世界視圖提供了有限的能力。盡管這樣的承諾，但是現(xiàn)有的OST-HMD仍有許多問題，諸如AR顯示器的視覺不適。因此，在實現(xiàn)低成本、高性能、輕質(zhì)且真正3DOST-HMD系統(tǒng)的同時提供提供增加的視覺舒適度的OST-HMD將是本領(lǐng)域中的進步。技術(shù)實現(xiàn)要素：在本發(fā)明的各方面之一中，本發(fā)明可以提供一種3D增強現(xiàn)實顯示器，其具有用于提供向用戶顯示的虛擬3D圖像的微顯示器。例如，本發(fā)明的光學方法可將AR顯示系統(tǒng)的光學路徑和微InI子系統(tǒng)的光學路徑唯一地組合以提供3D光場光源。此方法提供了實現(xiàn)不易受到適應(yīng)-會聚差異問題影響的AR顯示的潛力。受益于自由形式的光學技術(shù)，該方法還可以創(chuàng)建輕質(zhì)且緊湊的OST-HMD解決方案。在這點上，在本發(fā)明的一個示例性配置中，顯示光學器件可被提供用來從微顯示器接收光學輻射并且可被配置成從所接收的輻射創(chuàng)建3D光場，即真正光學重構(gòu)的3D實際或虛擬對象。（如這里所使用的，術(shù)語“3D光場”被定義成意指包括看起來要由3D場景發(fā)射以創(chuàng)建3D場景的感知的光線集合的3D場景的輻射場）。還可包括與顯示光學器件光通信的目鏡，其中該目鏡被配置成從顯示光學器件接收3D光場并將所接收到的輻射遞送到該系統(tǒng)的出瞳以提供虛擬顯示路徑。目鏡可包括被配置成從顯示光學器件接收3D光場且將所接收到的輻射反射到該系統(tǒng)的出瞳以提供虛擬顯示路徑的所選表面。該所選表面還可被配置成從不同于微顯示器的源接收光學輻射并將這樣的光學輻射傳輸?shù)匠鐾蕴峁┛创┦焦鈱W路徑。該目鏡可包括自由形式的棱鏡形狀。在一個示例性配置中，該顯示光學器件可包括集成成像光學器件。附圖說明當結(jié)合附圖閱讀時，可進一步理解本發(fā)明的示例性實施例的前述摘要和后面的詳細描述，在附圖中：圖1A到1C示意性地圖示單眼AR顯示器中的適應(yīng)-會聚提示（圖1A）；雙眼顯示器（圖1B）；以及觀看實際對象（圖1C）；圖2示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的示例性3D-OST-HMD系統(tǒng)的框圖，其包括微觀集成成像（InI）單元、看穿式光學器件和目鏡；圖3示意性地圖示用于創(chuàng)建在本發(fā)明的設(shè)備和方法中使用的3D場景的3D光場的微觀InI單元的圖；圖4示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的用于創(chuàng)建其中虛擬光場是遠心的3D場景的3D光場的替代示例性微觀InI（微InI）單元的圖；圖5示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的示例性頭戴3D集成成像顯示系統(tǒng)的圖，其集成微InI單元和用于創(chuàng)建3D場景的虛擬光場的傳統(tǒng)目鏡光學器件；圖6A到6C示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的使用自由形式的光學技術(shù)的3D增強現(xiàn)實光學看穿式HMD的示例性設(shè)計，其中圖6A圖示用于3D光場顯示器的示例性自由形式目鏡，圖6B圖示校正觀察軸線偏離和偏差的示例性自由形式校正鏡，以及圖6C圖示集成光學布局和射線追蹤；圖6D示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的包括可變焦點元件的3D增強現(xiàn)實光學看穿式HMD的示例性設(shè)計；圖6E示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的包括3D和/或2D對象識別的3D增強光學看穿式HMD的示例性設(shè)計；圖7示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的示例性微InI模塊和目鏡；圖8圖示根據(jù)本發(fā)明的由微InI和自由形式目鏡重構(gòu)的微顯示器、微透鏡陣列、3D場景的示例性樣機（prototype）；圖9圖示在本發(fā)明的特定示范中使用的實驗“3D”圖像；以及圖10A到10D展示由放置在圖8的樣機的目鏡處的數(shù)碼照相機捕獲的圖像，其中照相機以4m（圖10A）聚焦、30cm（圖10B）聚焦、移動到出瞳左側(cè)（圖10C）以及移動到出瞳右側(cè)（圖10D）。具體實施方式盡管HMD的目前商業(yè)發(fā)展，已經(jīng)作出了非常有限的努力來解決使AR顯示器的視覺不適最小化的挑戰(zhàn)，這是要求延長的使用時段的應(yīng)用的極重要的關(guān)注。引起視覺不適的關(guān)鍵因素之一是所顯示的數(shù)字信息與現(xiàn)實世界場景之間的適應(yīng)-會聚差異，這是大多數(shù)現(xiàn)有AR顯示器所固有的基本問題。適應(yīng)提示指的是眼睛的聚焦動作，其中睫狀肌改變晶狀體的折光能力并因此使對于場景的固定深度的模糊量最小化。與眼睛適應(yīng)變化相關(guān)的是視網(wǎng)膜圖像模糊提示，其指的是隨著從眼睛的固定點到更近或更遠的點的距離變化的圖像模糊效應(yīng)。適應(yīng)和視網(wǎng)膜圖像模糊效應(yīng)一起被稱為聚焦提示。會聚提示指的是眼睛使視覺軸線向內(nèi)或向外以便在近距離或遠距離在感興趣的3D對象處相交的旋轉(zhuǎn)動作。適應(yīng)-會聚失配問題源于在大多數(shù)現(xiàn)有AR顯示器中圖像源是位于離眼睛固定距離處的2D平坦表面的事實。因此，這個類型的AR顯示器缺少為要被疊加在位于不同于2D圖像源的距離處的實際對象上的數(shù)字信息再現(xiàn)（render）正確聚焦提示的能力。它引起下面的三個適應(yīng)-會聚沖突。（1）存在2D圖像平面與現(xiàn)實世界場景之間的適應(yīng)提示的失配（圖1A）。提示眼睛在2D圖像平面處適應(yīng)以便在同時提示眼睛在數(shù)字信息被疊加到其上的實際3D對象的深度處適應(yīng)和會聚的同時觀看增強的信息。顯示平面和現(xiàn)實世界對象之間的距離間隙可以容易地超越人類視覺系統(tǒng)（HVS）可以同時適應(yīng)的事物。簡單的示例是駕駛輔助的AR顯示器的使用，其中眼睛需要時常在AR顯示器和從近處（例如儀表板）跨越到遠處（例如道路標志）的現(xiàn)實世界對象之間切換注意力。（2）在雙眼立體顯示中，通過利用雙眼差異來再現(xiàn)一對立體圖像，可再現(xiàn)增強信息以便在與2D顯示表面不同的距離處顯現(xiàn)（圖1B）。當觀看增強信息時，提示眼睛在2D顯示表面處適應(yīng)以便使虛擬顯示焦點對準（infocus）但是同時促使眼睛會聚在由雙眼差異指示的深度處以融合立體對。在觀看自然場景中（圖1C），眼睛會聚深度與適應(yīng)深度相符并且在不同于感興趣對象的深度處的對象看起來是模糊的。（3）經(jīng)由立體圖像再現(xiàn)的合成對象（不管它們所再現(xiàn)的離用戶的距離）看起來都是焦點對準（在觀看者集中在圖像平面上的情況下），或者看起來都模糊（在用戶在不同于圖像平面的距離處適應(yīng)的情況下）。所顯示的場景的視網(wǎng)膜圖像模糊不會隨著從眼睛固定點到模擬場景中的不同深度處的其它點的距離而變化。簡言之，不正確的聚焦提示可促成觀看立體顯示的問題，諸如扭曲的深度感知、復視視覺、視覺不適和疲勞以及動眼反應(yīng)的降級。在本發(fā)明的各方面之一中，本發(fā)明涉及通過將3D光場創(chuàng)建技術(shù)與自由形式光學技術(shù)組合的OST-HMD設(shè)計的新穎方法。本發(fā)明的3D光場創(chuàng)建技術(shù)通過創(chuàng)建看起來要由3D場景發(fā)射的光線集合以及創(chuàng)建3D場景的感知來重構(gòu)3D場景的輻射場。因此，如這里所使用的，術(shù)語“3D光場”被定義成意指包括看起來要由3D場景發(fā)射以創(chuàng)建3D場景的感知的光線集合的3D場景的輻射場。所重構(gòu)的3D場景為HMD觀看光學器件創(chuàng)建3D圖像源，這能夠?qū)崿F(xiàn)利用3D源替代典型2D顯示表面并且因此潛在地克服適應(yīng)-會聚差異問題?？稍诒景l(fā)明的設(shè)備和方法中使用能夠生成3D光場的任何光學系統(tǒng)。例如，本發(fā)明的一個示例性配置將微集成成像（微InI）光學器件用于創(chuàng)建全視差3D光場以便光學地創(chuàng)建3D場景的感知。（本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到集成成像（InI）是多視圖成像和顯示技術(shù)，其通過利用針孔、透鏡或微透鏡陣列來捕獲或顯示3D場景的光場。在作為顯示技術(shù)的情況下，微透鏡陣列與顯示設(shè)備組合，這提供每個都具有3D場景的不同視角的信息的一組基本圖像。與顯示設(shè)備組合的微透鏡陣列再現(xiàn)由顯示設(shè)備的不同像素發(fā)射的光線束，并且來自不同像素的這些光線束相交并光學地創(chuàng)建看起來發(fā)光并占用3D空間的3D點的感知。此方法允許利用所有方向上的全視差信息來重構(gòu)3D場景的真正3D圖像）。能夠生成可與本發(fā)明一起使用的3D光場的其它光學系統(tǒng)包括但不限于全息顯示（M.Lucente,“Interactivethree-dimensionalholographicdisplays:seeingthefutureindepth,”ComputerGraphics,31(2),pp.63-67,1997;P.A.Blanche等,“Holographicthree-dimensionaltelepresenceusinglarge-areaphotorefractivepolymer”,Nature,468,80-83,2010年11月）、多層計算光場顯示（G.Wetzstein等,“TensorDisplays:Compressivelightfieldsynthesisusingmultilayerdisplayswithdirectionalbacklighting,”ACMTransactionsonGraphics,31(4),2012）、以及體積顯示（Blundell,B.G.,和Schwarz,A.J.,“Theclassificationofvolumetricdisplaysystems:characteristicsandpredictabilityoftheimagespace,”IEEETransactiononVisualizationandComputerGraphics,8(1),pp.66-75,2002；J.Y.Son,W.H.Son,S.K.Kim,K.H.Lee,B.Javidi,“Three-DimensionalImagingforCreatingReal-World-LikeEnvironments,”ProceedingsofIEEEJournal,Vol.101,issue1,pp.190-205,2013年1月）。微InI系統(tǒng)具有以適合于可穿戴系統(tǒng)的非常緊湊的外形因數(shù)實現(xiàn)全視差3D對象重構(gòu)和可視化的潛力。它可以顯著地減輕傳統(tǒng)自動立體InI顯示器中的大多數(shù)限制（這歸因于良好約束的觀看位置的益處）并且可以被有效地用于解決傳統(tǒng)HMD系統(tǒng)中的適應(yīng)-會聚差異問題。微InI單元可以通過來自3D場景的很多所記錄的感知圖像的傳播光線錐的相交來重構(gòu)小型化3D場景。通過利用自由形式的光學技術(shù)，本發(fā)明的方法可以導致緊湊、輕質(zhì)、護目鏡風格的AR顯示器，其潛在地更不易受到適應(yīng)-會聚差異問題和視覺疲勞的影響。作為對現(xiàn)有AR顯示器的適應(yīng)-會聚差異問題的響應(yīng)，我們開發(fā)了具有再現(xiàn)光學重構(gòu)的3D場景的真正光場的能力的AR顯示技術(shù)以及由此的對于跨大深度范圍放置的數(shù)字信息的準確聚焦提示。創(chuàng)建不易受到適應(yīng)-會聚差異問題影響的輕質(zhì)且緊湊OST-HMD解決方案的挑戰(zhàn)是解決兩個基礎(chǔ)問題。第一個是針對與AR顯示器中的眼睛會聚深度相關(guān)的場景的預期距離提供顯示具有正確再現(xiàn)的聚焦提示的3D場景的能力，而不是顯示在固定距離的2D平面上。第二個是創(chuàng)建具有與一副眼鏡一樣引人入勝的外形因數(shù)的目鏡的光學設(shè)計。圖2中圖示根據(jù)本發(fā)明的3DOST-HMD系統(tǒng)的框圖。它包括三個主要子系統(tǒng)：光場創(chuàng)建模塊（“3D光場創(chuàng)建模塊”），其重現(xiàn)從受約束的視區(qū)看到的3D場景的全視差光場；目鏡，其將重構(gòu)的3D光場中繼到觀看者的眼睛中；以及看穿式系統(tǒng)（“看穿式光學器件”），其光學地實現(xiàn)現(xiàn)實世界場景的不顯眼的視圖。在本發(fā)明各方面之一中，本發(fā)明提供一種將用于全視差3D場景光學可視化的3D微InI方法與用于OST-HMD觀看光學器件的自由形式的光學技術(shù)集成的創(chuàng)新的OST-HMD系統(tǒng)。此方法實現(xiàn)具有全視差光場再現(xiàn)能力的緊湊3DInI光學看穿式HMD（InI-OST-HMD）的開發(fā)，其被預期克服持續(xù)的適應(yīng)-會聚差異問題并且大大降低了用戶的視覺不適和疲勞體驗。全視差光場創(chuàng)建方法。解決適應(yīng)-會聚差異問題的重要步驟是提供正確地再現(xiàn)數(shù)字信息的聚焦提示（不管其到觀看者的距離）而不是將數(shù)字信息再現(xiàn)在固定距離2D表面上的能力。在不同的非立體顯示方法之中，我們選擇使用InI方法，它允許看起來要由從受約束的或不受約束的視區(qū)看到的3D場景發(fā)射的3D場景的全視差光場的重構(gòu)。與所有其它技術(shù)相比，InI技術(shù)要求最小量的硬件復雜性，這使得可能將它與OST-HMD光學系統(tǒng)集成并創(chuàng)建可佩戴真實3DAR顯示器。圖3示意性地圖示示例性微InI單元300。一組2D基本圖像301（每個表示3D場景的不同視角）被顯示在高分辨率微顯示器310上。通過微透鏡陣列（MLA）320，每個基本圖像301充當空間上不相干的對象并且基本圖像301中的像素發(fā)射的錐形射線束相交并完整地創(chuàng)建3D場景的感知，其中對象看起來沿著在參考面處具有深度范圍Z0的表面AOB定位，例如以提供發(fā)光并占用3D空間的外觀。微透鏡陣列可被放置成離微顯示器310為距離“g”處以創(chuàng)建虛擬或?qū)嶋H3D場景。微InI單元300允許利用全視差信息來光學重構(gòu)3D表面形狀。應(yīng)該注意的是，基于InI的3D顯示器從根本上不同于多視圖立體系統(tǒng)來進行操作，其中透鏡板用作空間解復用器，以取決于觀看者位置來選擇場景的適當不連續(xù)左眼和右眼平面視圖。此類多視圖系統(tǒng)產(chǎn)生通常僅具有水平視差的限定數(shù)目的雙眼視圖并且可繼續(xù)遭受會聚適應(yīng)沖突。圖4示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的微InI單元400的替代配置，其在表面AOB處創(chuàng)建3D場景的遠心3D光場。與圖3的配置的主要區(qū)別在于附加透鏡（透鏡430和/或透鏡440）的使用，其幫助中繼微透鏡陣列（MLA）420的孔徑并創(chuàng)建遠心3D光場。（R.Martínez-Cuenca,H.Navarro,G.Saavedra,B.Javidi,和M.Martínez-Corral,“Enhancedviewing-angleintegralimagingbymultiple-axistelecentricrelaysystem,”O(jiān)pticsExpress,Vol.15,Issue24,pp.16255-16260,2007年11月21日）。透鏡430和透鏡440具有相同的焦距f1=f2，其中透鏡430直接附著到MLA420并且透鏡440被放置在離開焦距f1處。微顯示器410與MLA420之間的間隙與MLA420的焦距f0相同。此替代設(shè)計的主要優(yōu)點是重構(gòu)3D場景的視角的潛在增加、緊湊、容易與HMD觀看光學器件集成，并且阻止由MLA420的微透鏡421而不是正確配對的基本圖像401和微透鏡421所折射的射線創(chuàng)建的翻轉(zhuǎn)圖像。盡管InI方法是有前途的，但是由于下面三個主要限制仍期望改進：（1）低橫向和縱向分辨率；（2）窄的場深度（DOF）；以及（3）有限的視場角。這些限制受制于微透鏡的有限成像能力和有限孔徑、大尺寸顯示器的差空間分辨率以及寬視角和高空間分辨率之間的權(quán)衡關(guān)系。傳統(tǒng)的InI系統(tǒng)通常產(chǎn)生低橫向和深度分辨率和窄DOF。然而，在本發(fā)明的可佩戴InI-HMD系統(tǒng)中可以減輕這些限制。首先，具有大像素計數(shù)和非常精細像素（例如~5μm像素尺寸）的微顯示器可被用在本發(fā)明中以替換在傳統(tǒng)InI顯示器中使用的大像素顯示設(shè)備（~200-500μm像素尺寸），從而提供空間分辨率的至少50x增益（圖7）。其次，由于HMD系統(tǒng)的本質(zhì)，視區(qū)被很好地限制且因此與大尺寸的自動立體積顯示器相比數(shù)目少得多的基本圖像將足以為限制的視區(qū)生成全視差光場。第三，為了在InI-HMD系統(tǒng)中產(chǎn)生從40cm到5m深度范圍跨越的感知的3D體積，對于由微InI單元重構(gòu)的中間3D場景來說非常窄的深度范圍（例如Z0~3.5mm）就足夠了，與在傳統(tǒng)的獨立InI顯示系統(tǒng)中要求至少50cm深度范圍可使用相比其更負擔得起得多（圖7）。最后，通過一起優(yōu)化微透鏡和HMD觀看光學器件，整個InI-HMD系統(tǒng)的深度分辨率可以被顯著地改進，從而克服獨立InI系統(tǒng)的成像限制。由微InI單元重構(gòu)的小型化3D場景的光場可被目鏡光學器件中繼到眼睛中以便觀看。目鏡光學器件不僅將3D光場有效地耦合到眼睛（出）瞳中，而且還可以放大3D場景以創(chuàng)建看起來在離觀看者的有限距離處的虛擬3D顯示。作為示例，圖5示意性地圖示微InI單元530與傳統(tǒng)目鏡光學器件540的集成。微InI單元530可包括可以以與圖3中圖示的那個類似的方式配置的微顯示器510和微透鏡陣列520。微InI單元530重構(gòu)小型化3D場景（位于圖5中的AOB處），其位于目鏡光學器件540的后焦點附近。通過目鏡光學器件540，小型化場景可被放大成在A'O'B'處的擴大3D顯示，然后可從由目鏡光學器件540的出瞳約束的小區(qū)域觀看該擴大3D顯示。歸因于重構(gòu)場景的3D本質(zhì)，在出瞳內(nèi)的不同位置處看到不同觀看視角。在用于HMD設(shè)計的不同方法之中，自由形式的光學技術(shù)在設(shè)計緊湊HMD系統(tǒng)中展示出廣闊前景。圖6A圖示根據(jù)本發(fā)明的可佩戴3D增強現(xiàn)實顯示器600的示例性配置的示意圖。該可佩戴3D增強現(xiàn)實顯示器600包括3DInI單元630和自由形式目鏡640。該微InI單元630可包括可以以與圖3中圖示的那個類似的方式配置的微顯示器610和微透鏡陣列620。此配置600采用楔形的自由形式棱鏡作為目鏡640，通過該目鏡640來放大和觀看由微InI單元630重構(gòu)的3D場景。此類目鏡640由分別標記為1、2和3的三個自由形式光學表面來形成，該三個自由形式光學表面可以是旋轉(zhuǎn)非對稱表面。出瞳是眼睛被放置以觀看經(jīng)放大的3D場景的地方，該經(jīng)放大的3D場景位于與3DInI單元630的參考面共軛的虛擬參考面上。從位于中間場景處的3D點（例如A）發(fā)射的光線首先被位于最靠近參考面的自由形式目鏡640的表面3折射。隨后，光線經(jīng)歷由表面1'和2的兩次連續(xù)反射，并最后通過表面1傳輸且到達系統(tǒng)的出瞳。來自相同對象點的多個射線方向（例如來自點A的3條射線中的每一個）撞擊在出瞳的不同位置上并且在眼睛前面重構(gòu)虛擬3D點（例如A'），其中多個射線方向中的每一個表示對象的不同視圖。不是需要多個元件，而是將光學路徑自然折疊在目鏡640的三表面棱鏡結(jié)構(gòu)內(nèi)，當與使用旋轉(zhuǎn)對稱元件的設(shè)計相比時這幫助大大降低光學器件的總體積和重量。為了實現(xiàn)用于AR系統(tǒng)的看穿能力，目鏡640的表面2可被涂覆為分束鏡。可添加自由形式校正鏡650以提供具有改進的看穿能力的可佩戴3D增強現(xiàn)實顯示器690。該校正鏡650可包括兩個自由形式表面，其可被附著到目鏡640的表面2以校正由自由形式棱鏡目鏡640引入到現(xiàn)實世界場景的觀看軸線偏離和不期望的偏差。來自3DInI單元630所生成的虛擬光場的射線被棱鏡目鏡640的表面2反射，而來自現(xiàn)實世界場景的射線被傳輸通過自由形式目鏡640和校正鏡650，圖6C。圖6C示意性圖示整體可佩戴3D增強現(xiàn)實顯示器690的集成和射線追蹤。自由形式校正鏡650的前表面與棱鏡目鏡640的表面2的形狀相匹配。當校正鏡650與棱鏡目鏡640組合時，校正鏡650的后表面4可被優(yōu)化成使從現(xiàn)實世界場景引入到射線的移動和失真最小化。預期附加的校正鏡650不會顯著增加整個系統(tǒng)690的占用空間和重量。因此，在本發(fā)明的設(shè)備中，自由形式目鏡640可對3D表面AOB的光場成像，而不是對2D圖像表面成像。在此類InI-HMD系統(tǒng)600、690中，自由形式目鏡640可以在與實際對象的光場光學共軛的位置處重構(gòu)虛擬3D對象A'O'B'的光場，而在傳統(tǒng)HMD系統(tǒng)中，目鏡創(chuàng)建與2D微顯示表面光學共軛的經(jīng)放大的2D虛擬顯示。在本發(fā)明各方面的另一個中，本發(fā)明可提供一種3D增強現(xiàn)實光學看穿式HMD700，其中可調(diào)整虛擬參考面的位置（圖6D）。通過選擇包含與對象在觀看者所觀察的現(xiàn)實世界場景中的位置有關(guān)的增強現(xiàn)實信息的虛擬參考面的位置，調(diào)整虛擬參考面的位置的能力可特別有益于解決適應(yīng)-會聚差異。在這點上，圖6D示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的3D增強現(xiàn)實光學看穿式HMD700的替代配置，其將可變焦點元件728集成在微InI模塊730的光學路徑中。與圖6C的設(shè)計一樣，HMD700可包括目鏡640、校正鏡650和具有微顯示器710和微透鏡陣列720的微InI單元730，其可以與圖6C中使用的那些相同?？赏ㄟ^將電壓施加到元件來改變可變焦點元件728（VFE）的光功率?？杀皇褂玫目勺兘裹c元件728的示例包括液晶透鏡、液體透鏡、薄膜反射鏡、或雙折射透鏡。具有動態(tài)改變微InI單元730的光功率的能力不僅允許3D重構(gòu)場景的參考面的軸向位置的動態(tài)控制，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)重構(gòu)場景的視角的動態(tài)調(diào)整。例如，改變VFE728上的電壓允許一個人在不必進行機械改變的情況下將虛擬參考面放置在近至25cm的距離處（例如在O'處）或遠至光學無窮大的距離處（例如在O''處）或者反之亦然。改變VFE728的光功率還能夠?qū)崿F(xiàn)對重構(gòu)3D場景的光的射線角的動態(tài)控制并由此控制視角。通過VFE728能夠?qū)崿F(xiàn)的此能力允許一個人改進縱向分辨率，延伸場的深度，并且增加視角?？赏ㄟ^要被再現(xiàn)的3D場景深度的知識或用戶感興趣的區(qū)域的知識來控制VFE728上的光功率的變化。例如，已知重構(gòu)的虛擬場景（例如A'O'B'）關(guān)于觀看者的絕對深度以及場景的深度范圍允許系統(tǒng)以最佳縱向分辨率和視角適當?shù)囟ㄎ惶摂M參考面。替代地，可通過眼睛移動跟蹤設(shè)備檢測到的觀看者感興趣的區(qū)域可被動態(tài)獲取且被用來相應(yīng)地定位虛擬參考面。當VFE728和微顯示器710兩者以高速操作時（例如人視覺系統(tǒng)的臨界閃爍頻率的至少兩倍），在參考面被放置在這些深度上以覆蓋擴展的深度體積的情況下可按時間順序地再現(xiàn)不同深度的3D場景。然后按時間順序再現(xiàn)的場景可被視為連續(xù)3D體積（這歸因于速度的優(yōu)點）。液晶透鏡728可被用于改變集成成像顯示器的場深度。還可使用其它類型的空間光調(diào)制器，諸如用于高速調(diào)制的可變形反射鏡設(shè)備。在本發(fā)明各方面的又一個中，本發(fā)明可提供一種3D增強現(xiàn)實光學看穿式HMD800，其集成三維（3D）或2D對象識別能力（圖6E）。例如，圖6E示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的3D增強現(xiàn)實光學看穿式HMD800的替代配置，其將三維（3D）或2D對象識別能力與增強現(xiàn)實（AR）集成。與圖6C的設(shè)計一樣，HMD800可包括目鏡640、校正鏡650和具有微顯示器810和微透鏡陣列820的微InI單元830，其可以與圖6C中使用的那些相同。HMD800可通過將至少一個照相機815附著到HMD800（圖6E）來組合集成成像光學3D顯示方法和2D/3D對象識別能力。該技術(shù)的當前狀態(tài)允許可獲得小到1平米毫米的輕質(zhì)兆像素照相機。（索尼960H微針孔隱蔽照相機#20-100）。照相機815可以是規(guī)則攝影機，但是更重要的是它可以是3D集成成像圖像捕獲系統(tǒng)，其中在成像光學器件中利用微小透鏡陣列來捕獲現(xiàn)實世界場景10的3D光場。通過使用由此類照相機815捕獲的圖像，一個人可以實施2D成像或3D集成成像獲取、數(shù)字可視化、以及場景10中對象的2D或3D對象識別、分段和定位。盡管由用戶直接通過自由形式光學器件640、650觀察實際場景10，但是由捕獲單元850能夠?qū)崿F(xiàn)的對象識別能力可以允許關(guān)于所檢測的對象和場景的信息、它們的描述、它們的位置、使用（集成成像的3D成像性質(zhì)）的它們的范圍、它們與場景中其它對象的關(guān)系等等的智能提取，并且可通過現(xiàn)實的增強將此類信息呈現(xiàn)給觀看者。例如，如果觀看者正尋找擁擠場景中的特定對象，則識別能力可以檢測此對象并將它（包括其位置）呈現(xiàn)到使用AR的觀看者。各種各樣的架構(gòu)可以被用于3D對象可視化，其可被在通用計算機上運行以提供捕獲單元850。（S.Hong,J.Jang,和B.Javidi,“Three-dimensionalvolumetricobjectreconstructionusingcomputationalintegralimaging,”JournalofOpticsExpress,on-lineJournaloftheOpticalSocietyofAmerica,Vol.12,No.3,pp.483-491,2004年2月9日。R.Schulein,M.DaneshPanah和B.Javidi,“3Dimagingwithaxiallydistributedsensing,”JournalofOpticsLetters,Vol.34,Issue13,pp.2012-2014,2009年7月1日）或識別。（S.Kishk和B.Javidi,“ImprovedResolution3DObjectSensingandRecognitionusingtimemultiplexedComputationalIntegralImaging,”O(jiān)pticsExpress,on-lineJournaloftheOpticalSocietyofAmerica,vol.11,no.26,pp.3528-3541,2003年12月29日。R.Schulein,C.Do,和B.Javidi,“Distortion-tolerant3Drecognitionofunderwaterobjectsusingneuralnetworks,”JournalofOpticalSocietyofAmericaA,vol.27,no.3,pp461-468,2010年3月。C.ManhDo,R.Martinez-Cuenca,和B.Javidi,“Three-dimensionalobject-distortion-tolerantrecognitionforintegralimagingusingindependentcomponentanalysis,”JournalofOpticalSocietyofAmericaA26,issue2,pp245-251(2009年2月1日)。S.Hong和B.Javidi,“Distortion-tolerant3Drecognitionofoccludedobjectsusingcomputationalintegralimaging,”JournalofOpticsExpress,Vol.14,Issue25,pp.12085-12095,2006年12月11日）。各種各樣的算法可以被用于2D或3D對象識別。（F.Sadjadi和B.Javidi,“PhysicsofAutomaticTargetRecognition,”Springer-Verlag,NewYork,2007.R.J.Schalkoff,PatternRecognition:Statistical,StructuralandNeuralApproaches(Wiley,1991)。ChristopherM.Bishop,NeuralNetworksforPatternRecognition,OxfordUniversityPress,Inc.NewYork,NY1995。A.K.Jain,FundamentalsofDigitalImageProcessing,PrenticeHall。M.Daneshpanah,B.Javidi,和E.Watson,“Threedimensionalintegralimagingwithrandomlydistributedsensors,”JournalofOpticsExpress,Vol.16,Issue9,pp.6368-6377,2008年4月21日。R.Schulein,M.DaneshPanah,和B.Javidi,“3Dimagingwithaxiallydistributedsensing,”JournalofOpticsLetters,Vol.34,Issue13,pp.2012-2014,2009年7月1日）。在觀看者正移動時通過使用單個照相機815來具有3D對象識別能力是可能的?；蛘撸谟^看者正朝著對象移動時通過使用具有零視差的單個照相機815通過使用軸向分布的感測來具有3D對象識別能力是可能的。示例。使用現(xiàn)成光學部件來實施根據(jù)圖6C的配置的InIOST-HMD的概念驗證單眼樣機（圖8）。利用焦距為3.3mm且間距為0.985mm的微透鏡陣列（MLA）。（可以從DigitalOptics公司、SUSSMicrooptics等等購買這些類型的微透鏡）。微顯示器是0.8''有機發(fā)光顯示器（OLED），其提供具有9.6μm像素尺寸的1920x1200彩色像素。（通過華盛頓州的貝爾維尤的eMagin公司的EMA-100820）。所使用的自由形式目鏡連同看穿式校正器屬于在國際專利申請?zhí)朠CT/US2013/065422中公開的類型，通過參考將其整個內(nèi)容合并于此。在下面的表中提供目鏡640和校正器650的規(guī)格。目鏡提供40度的視場和大約6.5mm的眼箱（eyebox）。歸因于目鏡設(shè)計的嚴格遠心度，其適于具有合理地低串擾但具有窄的視區(qū)的InI設(shè)置。值得注意的是，實施本發(fā)明中描述的光學方法不需要修改此特定自由形式目鏡設(shè)計?？蔀榱舜四康亩O(shè)計和優(yōu)化替代目鏡。對于顯示路徑的系統(tǒng)規(guī)定。錯誤！參考源未找到。1，表面#2—#4指定自由形式目鏡640。表1表面#2和#4表示相同的物理表面并且與圖6A-6C中的目鏡表面1相對應(yīng)。表1表面#3與目鏡表面2相對應(yīng)，并且表1表面#5與圖6A-6C中的目鏡表面3相對應(yīng)。表面編號表面類型Y半徑厚度材料折射模式1(停止)球形無窮大0.000折射2XY多邊形-185.4960.000PMMA折射3XY多邊形-67.4460.000PMMA折射4XY多邊形-185.4960.000PMMA折射5XY多邊形-830.0460.000折射6球形無窮大0.000折射表1.目鏡的表面規(guī)定—AR顯示路徑。表面編號表面類型Y半徑X半徑厚度材料折射模式1(停止)球形無窮大無窮大0.000折射2XY多邊形-185.496-185.4960.000PMMA折射3XY多邊形-67.446-67.4460.000PMMA折射4XY多邊形-67.446-67.4460.000PMMA折射5XY多邊形-87.790-87.79010.00折射6圓柱形無窮大-103.4006.5NBK7折射7球形無窮大無窮大0.000折射表2.對于看穿式路徑的系統(tǒng)規(guī)定。對于光學看穿式路徑的系統(tǒng)規(guī)定。在表2中，表面#2和#3是目鏡表面1和3，與顯示路徑中相同地被建模。表面#4、#5指定自由形式校正鏡650。表面#4是表面#3的準確復制品（目鏡表面2）。Y半徑-1.854965E+02X**2*Y**5-1.505674E-10圓錐常數(shù)-2.497467E+01X*Y**60.000000E+00X0.000000E+00Y**7-4.419392E-11Y0.000000E+00X**84.236650E-10X**2-2.331157E-03X**7*Y0.000000E+00X*Y0.000000E+00X**6*Y**2-1.079269E-10Y**26.691726E-04X**5*Y**30.000000E+00X**30.000000E+00X**4*Y**4-1.678245E-10X**2*Y-1.066279E-04X**3*Y**50.000000E+00XY**20.000000E+00X**2*Y**62.198604E-12Y**3-2.956368E-05X*Y**70.000000E+00X**4-1.554280E-06Y**8-2.415118E-12X**3*Y0.000000E+00X**90.000000E+00X**2*Y**21.107189E-06X**8*Y4.113054E-12X*Y**30.000000E+00X**7*Y**20.000000E+00Y**41.579876E-07X**6*Y**3-1.805964E-12X**50.000000E+00X**5*Y**40.000000E+00X**4*Y1.789364E-07X**4*Y**59.480632E-13X**3*Y**20.000000E+00X**3*Y**60.000000E+00X**2*Y**3-2.609879E-07X**2*Y**72.891726E-13X*Y**40.000000E+00X*Y**80.000000E+00Y**5-6.129549E-10Y**9-2.962804E-14X**6-3.316779E-08X**10-6.030361E-13X**5*Y0.000000E+00X**9*Y0.000000E+00X**4*Y**29.498635E-09X**8*Y**2-7.368710E-13X**3*Y**30.000000E+00X**7*Y**30.000000E+00X**2*Y**49.042084E-09X**6*Y**49.567750E-13X*Y**50.000000E+00X**5*Y**50.000000E+00Y**6-4.013470E-10X**4*Y**64.280494E-14X**70.000000E+00X**3*Y**70.000000E+00X**6*Y-8.112755E-10X**2*Y**8-7.143578E-15X**5*Y**20.000000E+00X*Y**90.000000E+00X**4*Y**31.251040E-09Y**103.858414E-15X**3*Y**40.000000E+00N-半徑1.000000E+00表3.表1的表面#2和#4的光學表面規(guī)定。Y離心Z離心阿爾法傾斜6.775E+002.773E+017.711E+00表4.表1的表面#2和#4相對于表1的表面#1的離心。Y半徑-6.744597E+01X**2*Y**5-3.464751E-11圓錐常數(shù)-1.258507E+00X*Y**60.000000E+00X0.000000E+00Y**7-8.246179E-12Y0.000000E+00X**8-2.087865E-11X**2-1.300207E-03X**7*Y0.000000E+00X*Y0.000000E+00X**6*Y**22.845323E-11Y**24.658585E-04X**5*Y**30.000000E+00X**30.000000E+00X**4*Y**4-5.043398E-12X**2*Y-1.758475E-05X**3*Y**50.000000E+00XY**20.000000E+00X**2*Y**62.142939E-14Y**3-1.684923E-06X*Y**70.000000E+00X**4-1.463720E-06Y**81.607499E-12X**3*Y0.000000E+00X**90.000000E+00X**2*Y**2-1.108359E-06X**8*Y-1.922597E-12X*Y**30.000000E+00X**7*Y**20.000000E+00Y**4-1.098749E-07X**6*Y**31.100072E-13X**50.000000E+00X**5*Y**40.000000E+00X**4*Y-7.146353E-08X**4*Y**5-4.806130E-14X**3*Y**20.000000E+00X**3*Y**60.000000E+00X**2*Y**3-1.150619E-08X**2*Y**7-2.913177E-14X*Y**40.000000E+00X*Y**80.000000E+00Y**55.911371E-09Y**99.703717E-14X**6-5.406591E-10X**102.032150E-13X**5*Y0.000000E+00X**9*Y0.000000E+00X**4*Y**2-1.767107E-09X**8*Y**2-1.037107E-13X**3*Y**30.000000E+00X**7*Y**30.000000E+00X**2*Y**4-7.415334E-10X**6*Y**43.602862E-14X*Y**50.000000E+00X**5*Y**50.000000E+00Y**6-5.442400E-10X**4*Y**6-8.831469E-15X**70.000000E+00X**3*Y**70.000000E+00X**6*Y6.463414E-10X**2*Y**82.178095E-15X**5*Y**20.000000E+00X*Y**90.000000E+00X**4*Y**31.421597E-10Y**101.784074E-15X**3*Y**40.000000E+00N-半徑1.000000E+00表5.表1的表面#3的光學表面規(guī)定。Y離心Z離心阿爾法傾斜1.329E+014.321E+01-8.856E+00表6.表5的表面#3相對于表1的表面#1的離心。Y半徑-8.300457E+02X**2*Y**54.051880E-08圓錐常數(shù)-9.675799E+00X*Y**60.000000E+00X0.000000E+00Y**7-3.973293E-09Y0.000000E+00X**8-1.881791E-10X**2-1.798206E-04X**7*Y0.000000E+00X*Y0.000000E+00X**6*Y**25.519986E-09Y**2-2.606383E-03X**5*Y**30.000000E+00X**30.000000E+00X**4*Y**43.822268E-09X**2*Y-7.767146E-05X**3*Y**50.000000E+00XY**20.000000E+00X**2*Y**6-3.024448E-09Y**3-8.958581E-05X*Y**70.000000E+00X**41.978414E-05Y**82.673713E-11X**3*Y0.000000E+00X**90.000000E+00X**2*Y**22.081156E-05X**8*Y1.006915E-10X*Y**30.000000E+00X**7*Y**20.000000E+00Y**4-1.073001E-06X**6*Y**3-2.945084E-10X**50.000000E+00X**5*Y**40.000000E+00X**4*Y2.585164E-07X**4*Y**55.958040E-10X**3*Y**20.000000E+00X**3*Y**60.000000E+00X**2*Y**3-2.752516E-06X**2*Y**7-3.211903E-10X*Y**40.000000E+00X*Y**80.000000E+00Y**5-1.470053E-06Y**92.296303E-11X**6-1.116386E-07X**105.221834E-12X**5*Y0.000000E+00X**9*Y0.000000E+00X**4*Y**2-3.501439E-07X**8*Y**21.135044E-11X**3*Y**30.000000E+00X**7*Y**30.000000E+00X**2*Y**41.324057E-07X**6*Y**4-1.050621E-10X*Y**50.000000E+00X**5*Y**50.000000E+00Y**6-9.038017E-08X**4*Y**65.624902E-11X**70.000000E+00X**3*Y**70.000000E+00X**6*Y3.397174E-10X**2*Y**85.369592E-12X**5*Y**20.000000E+00X*Y**90.000000E+00X**4*Y**3-1.873966E-08Y**102.497657E-12X**3*Y**40.000000E+00N-半徑1.000000E+00表7.表1的表面#5的光學表面規(guī)定。Y離心Z離心阿爾法傾斜.427E+013.347E+017.230E+01表8.表面#5相對于表1的表面#1的離心。Y半徑-8.779024E+01X**2*Y**5-8.011955E-11圓錐常數(shù)-7.055198E+00X*Y**60.000000E+00X0.000000E+00Y**73.606142E-11Y0.000000E+00X**83.208020E-11X**2-3.191225E-03X**7*Y0.000000E+00X*Y0.000000E+00X**6*Y**2-2.180416E-11Y**24.331992E-03X**5*Y**30.000000E+00X**30.000000E+00X**4*Y**4-3.616135E-11X**2*Y-9.609025E-05X**3*Y**50.000000E+00XY**20.000000E+00X**2*Y**6-5.893434E-12Y**3-2.432809E-05X*Y**70.000000E+00X**4-2.955089E-06Y**83.081069E-12X**3*Y0.000000E+00X**90.000000E+00X**2*Y**22.096887E-07X**8*Y1.267096E-12X*Y**30.000000E+00X**7*Y**20.000000E+00Y**4-9.184356E-07X**6*Y**3-1.848104E-12X**50.000000E+00X**5*Y**40.000000E+00X**4*Y3.707556E-08X**4*Y**55.208420E-14X**3*Y**20.000000E+00X**3*Y**60.000000E+00X**2*Y**3-1.535357E-07X**2*Y**71.198597E-13X*Y**40.000000E+00X*Y**80.000000E+00Y**5-1.445904E-08Y**9-6.834914E-14X**6-4.440851E-09X**10-1.706677E-14X**5*Y0.000000E+00X**9*Y0.000000E+00X**4*Y**21.686424E-09X**8*Y**2-1.614840E-14X**3*Y**30.000000E+00X**7*Y**30.000000E+00X**2*Y**46.770909E-09X**6*Y**48.739087E-14X*Y**50.000000E+00X**5*Y**50.000000E+00Y**6-3.713094E-10X**4*Y**63.940903E-15X**70.000000E+00X**3*Y**70.000000E+00X**6*Y-1.316067E-10X**2*Y**85.435162E-15X**5*Y**20.000000E+00X*Y**90.000000E+00X**4*Y**37.924387E-10Y**10-2.259169E-15X**3*Y**40.000000E+00N-半徑1.000000E+00表9.表2的表面#5的光學表面規(guī)定。Y離心Z離心阿爾法傾斜3.358E+004.900E+016.765E+00表10.表面#5相對于表2的表面#1的離心。如在系統(tǒng)規(guī)定表（例如表1或錯誤！未找到參考源。2）中使用的，術(shù)語“XY多邊形”指的是可以通過下面的等式表示的表面：其中z是沿著局部x,y,z坐標系的z軸測量的自由形式表面的下垂，c是頂點曲率（CUY），r是徑向距離，k是圓錐常數(shù)，并且Cj是xmyn的系數(shù)。出于展示的目的，模擬包括數(shù)字“3”和字母“D”的3D場景。在視覺空間中，對象“3”和“D”分別位于離開眼睛位置~4米和30cm處。為了清楚地展示聚焦的效果，利用黑線紋理而不是使用清晰的純色來再現(xiàn)這些字符對象。模擬3D場景的18x11基本圖像的陣列（圖9），該陣列中的每一個都由102x102個顏色像素組成。微InI單元所重構(gòu)的3D場景離開MLA大約10mm，并且兩個重構(gòu)目標的間隔在中間重構(gòu)空間中的深度上為大約3.5mm。圖10A至10D示出利用放置在眼睛位置處的數(shù)碼照相機捕獲的一組圖像。為了展示聚焦效果以及看穿式視圖，在現(xiàn)實世界視圖中，斯內(nèi)倫字母圖和打印的黑白柵格目標被分別放置在離開觀看者~4米和30cm處，其分別與對象“3”和“D”的位置對應(yīng)。圖10A和10B分別展示照相機在斯內(nèi)倫圖和柵格目標上的聚焦效果。當相機聚焦在遠的斯內(nèi)倫圖上時對象“3”看起來處于銳聚焦，而當照相機聚焦在近的柵格目標上時對象“D”焦點對準。圖10C和10D展示在照相機焦點被設(shè)置在近的柵格目標上的同時照相機位置從眼箱的左側(cè)移動到右側(cè)的效果。如所預期的，在這兩個視圖之間觀察到細微的視角變化。盡管人工制品是公認地可見的并且需要進一步的開發(fā)，但是結(jié)果清楚地展示所提出的用于AR顯示器的方法可以產(chǎn)生正確聚焦提示以及大深度范圍中的真正3D觀看。這里描述和要求保護的發(fā)明在范圍上不會受到這里公開的特定實施例的限制，因為這些實施例被旨在作為本發(fā)明的若干方面的說明。旨在使任何等同實施例處于本發(fā)明的范圍之內(nèi)。實際上，根據(jù)前面的描述，除了這里示出和描述的那些之外的本發(fā)明的各種修改對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將變得顯而易見。還旨在使此類修改落入所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。在說明書中引用許多專利和非專利出版物，通過參考將這些出版物中的每一個的整個公開合并于此。參考文獻[1]Yano,S.,Emoto,M.,Mitsuhashi,T.,andThwaites,H.,“Astudyofvisualfatigueandvisualcomfortfor3DHDTV/HDTVimages,”Displays,23(4),pp.191-201,2002.[2]S.J.Watt,K.Akeley,M.O.Ernst,andM.S.Banks,“FocusCuesAffectPerceivedDepth,”J.Vision,5(10),834-862,(2005).[3]D.M.Hoffman,A.R.Girshick,K.Akeley,andM.S.Banks,“Vergence-AccommodationConflictsHinderVisualPerformanceandCauseVisualFatigue,”J.Vision,8(3),1-30,(2008).[4]G.Lippmann,“Epreuvesreversiblesdonnantlasensationdurelief,”JournalofPhysics(Paris)7,821–825(1908).[5]C.B.Burckhardt,“Optimumparametersandresolutionlimitationofintegralphotography,”J.Opt.Soc.Am.58,71–76(1968).[6]T.Okoshi,“Optimumdesignanddepthresolutionoflens-sheetandprojection-typethree-dimensionaldisplays,”Appl.Opt.10,2284–2291(1971).[7]F.Okano,H.Hoshino,J.AraiyI.Yuyama,“Real-timepickupmethodforathree-dimensionalimagebasedonintegralphotography,”Appl.Opt.36,1598–1603(1997).[8]J.Aran,“Depth-controlmethodforintegralimaging,”O(jiān)pticsLetters,33(3):279-282,2008.[9]H.Hua,“Sunglass-likedisplaysbecomearealitywithfreeformopticaltechnology,”SPIENewsroom,2012.[10]H.HuaandC.Gao,Acompact,eye-trackedopticalsee-throughhead-mounteddisplay,Proc.SPIE8288,p.82881F,2012.[11]H.Hua,X.Hu,andC.Gao,“Ahigh-resolutionopticalsee-throughhead-mounteddisplaywitheyetrackingcapability,”O(jiān)pticsExpress,November2013.[12]D.Cheng,Y.Wang,H.Hua,andM.M.Talha,Designofanopticalsee-throughheadmounteddisplaywithalowf-numberandlargefieldofviewusingafree-formprism,App.Opt.48(14),pp.2655–2668,2009.[13]D.Cheng,Y.Wang,H.Hua,andJ.Sasian,Designofawide-angle,lightweightheadmounteddisplayusingfree-formopticstiling,Opt.Lett.36(11),pp.2098–2100,2011.[14]A.OkuyamaandS.Yamazaki,Opticalsystemandimageobservingapparatusandimagepickupapparatususingit,USPatent5,706,136,1998.[15]S.Yamazaki,K.Inoguchi,Y.Saito,H.Morishima,andN.Taniguchi,Thinwidefield-of-viewHMDwithfree-form-surfaceprismandapplications,Proc.SPIE3639,p.453,1999.[16]A.Jones,I.McDowall,YamadaH.,M.Bolas,P.Debevec,RenderingforanInteractive360oLightFieldDisplayACMTransactionsonGraphics(TOG)–ProceedingsofACMSIGGRAPH2007,26(3),2007.[17]TiborBalogh,“TheHoloVizioSystem,”ProceedingsofSPIE,VOl6055,2006.[18]Y.Takaki,Y.Urano,S.Kashiwada,H.Ando,andK.Nakamura,“Supermulti-viewwinshielddisplayforlong-distanceimageinformationpresentation,”O(jiān)pt.Express,19,704-16,2011.[19]Blundell,B.G.,andSchwarz,A.J.,“Theclassificationofvolumetricdisplaysystems:characteristicsandpredictabilityoftheimagespace,”IEEETransactiononVisualizationandComputerGraphics,8(1),pp.66-75,2002.[20]P.A.Blanche,etal,“Holographicthree-dimensionaltelepresenceusinglarge-areaphotorefractivepolymer”,Nature,468,80-83,Nov.2010.[21]Rolland,J.P.,Kureger,M.,andGoon,A.,“Multifocalplaneshead-mounteddisplays,”AppliedOptics,39(19),pp.3209-14,2000.[22]Akeley,K.,Watt,S.,Girshick,A.,andBanks,M.,“Astereodisplayprototypewithmultiplefocaldistances,”Proc.ofSIGGRAPH,pp.804-813,2004.[23]Schowengerdt,B.T.,andSeibel,E.J.,“True3-Dscannedvoxeldisplaysusingsingleormultiplelightsources,”JournalofSID,14(2),pp.135-143,2006.[24]S.Liu,H.Hua,D.Cheng,"ANovelPrototypeforanOpticalSee-ThroughHead-MountedDisplaywithAddressableFocusCues,"IEEETransactionsonVisualizationandComputerGraphics,16(3),381-393,(2010).[25]S.LiuandH.Hua,"Asystematicmethodfordesigningdepth-fusedmulti-focalplanethree-dimensionaldisplays,"Opt.Express,18,11562-11573,(2010)[26]X.HuandH.Hua,“Designandassessmentofadepth-fusedmulti-focal-planedisplayprototype,”JournalofDisplayTechnology,December2013.[27]Suyama,S.,Ohtsuka,S.,Takada,H.,Uehira,K.,andSakai,S.,“Apparent3Dimageperceivedfromluminance-modulatedtwo2Dimagesdisplayedatdifferentdepths,”VisionResearch,44:785-793,2004.[28]J.Hong,S.Min,andB.Lee,“Integralfloatingdisplaysystemsforaugmentedreality,”ApplixedOptics,51(18):4201-9,2012.[29]A.Malmone,andH.Fuchs,“Computationalaugmentedrealityeyeglasses,”Proc.ofISMAR2012.[30]Rolland,J.P.,andHua,H.,“Head-mounteddisplaysystems,”inEncyclopediaofOpticalEngineering(Editors:R.BarryJohnsonandRonaldG.Driggers),NewYork,NY:MarcelDekker,pp.1-13,2005.[31]H.Mukawa,K.Akutsu,I.Matsumura,S.Nakano,T.Yoshida,M.Kuwahara,andK.Aiki,Afull-coloreyeweardisplayusingplanarwaveguideswithreflectionvolumeholograms,J.Soc.Inf.Display19(3),pp.185–193,2009.[32]http://www.lumus-optical.com/[33]http://www.innovega-inc.com[34]http://www.epson.com/cgi-bin/Store/jsp/Moverio/Home.do[35]http://www.google.com/glass/start/[36]M.Martínez-Corral,H.Navarro,R.Martínez-Cuenca,G.Saavedra,andB.Javidi,"Fullparallax3-DTVwithprogrammabledisplayparameters,"Opt.Phot.News22,50-50(2011).[37]J.S.JangandB.Javidi,"Largedepth-of-focustime-multiplexedthree-dimensionalintegralimagingbyuseoflensletswithnon-uniformfocallengthsandaperturesizes,"Opt.Lett.vol.28,pp.1924-1926(2003).[38]Chih-WeiChen,MyungjinCho,Yi-PaiHuang,andBahramJavidi,“Improvedviewingzonesforprojectiontypeintegralimaging3Ddisplayusingadaptiveliquidcrystalprismarray,”IEEEJournalofDisplayTechnology,2014.[39]XiaoXiao,BahramJavidi,ManuelMartinez-Corral,andAdrianStern,“AdvancesinThree-DimensionalIntegralImaging:Sensing,Display,andApplications,”AppliedOptics,52(4):.546–560,2013.[40]J.S.Jang,F.Jin,andB.Javidi,"Three-dimensionalintegralimagingwithlargedepthoffocusbyuseofrealandvirtualimagefields,"Opt.Lett.28:1421-23,2003.[41]S.BagheriandB.Javidi,“ExtensionofDepthofFieldUsingAmplitudeandPhaseModulationofthePupilFunction,”JournalofOpticsLetters,vol.33,no.7,pp.757-759,1April2008。當前第1頁1 2 3