基于視覺(jué)系統(tǒng)特性的多層液晶近眼顯示權(quán)重優(yōu)化方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及三維顯示技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于視覺(jué)系統(tǒng)特性的多層液晶近眼顯 示權(quán)重優(yōu)化方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 三維顯示技術(shù)在顯示領(lǐng)域受到越來(lái)越多的重視，該技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)影響到人類 生活的方方面面。從3D電影的蓬勃發(fā)展，到風(fēng)靡全球的Google Glass，再到被Facebook以 20億美元收購(gòu)的Oculus，無(wú)不向世人展示了 3D顯示廣闊的發(fā)展前景。宄其原因，三維顯示 提供了傳統(tǒng)二維顯示所不具備的深度信息，給用戶帶來(lái)了極佳的視覺(jué)體驗(yàn)。但正因?yàn)槿绱耍?三維顯示中最大的問(wèn)題就在于，如何提供足夠的信息量，實(shí)現(xiàn)高空間分辨率、高角分辨率的 三維顯現(xiàn)效果。
[0003] 現(xiàn)有的三維顯示技術(shù)大都是基于雙目視差圖像的立體顯示技術(shù)，不可避免的存在 著輻輳和聚焦的問(wèn)題，即人眼觀看的屏幕位置（聚焦）和立體圖像的空間深度位置（輻輳） 不一致，使得人眼在長(zhǎng)時(shí)間觀看后產(chǎn)生暈眩、惡心等生理心理反應(yīng)。
[0004] 現(xiàn)有文獻(xiàn)（參見(jiàn) Maimone A, Fuchs H. Computational augmented reality eyeglasses[C]//Mixed and Augmented Reality (ISMAR), 2013 IEEE International Symposium on. IEEE, 2013:29-38.)提出一種多層液晶近眼顯示的計(jì)算方案，其使用堆疊的 空間光調(diào)制器（SLM)產(chǎn)生隨視點(diǎn)變化而變化的圖像，得到精確的運(yùn)動(dòng)視差和雙目視差，產(chǎn) 生良好的立體感和深度感。
[0005] 然而上述方法存在兩點(diǎn)缺陷：1、由于四維光場(chǎng)信息量巨大，將光場(chǎng)轉(zhuǎn)化為多層液 晶衰減圖案張量積時(shí)，計(jì)算速度慢，只能顯示靜態(tài)的三維場(chǎng)景；2、由于人眼分辨細(xì)節(jié)的中心 視場(chǎng)只有5度左右，將邊緣光線與中心光線同樣權(quán)重對(duì)待，優(yōu)化結(jié)果反而與真實(shí)情況不符。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是避免現(xiàn)有近眼多層顯示技術(shù)中，中心視場(chǎng)和邊緣視場(chǎng)權(quán)重相同帶 來(lái)的顯示失真等問(wèn)題，提出一種基于視覺(jué)系統(tǒng)特性的多層液晶近眼顯示的權(quán)重優(yōu)化方法和 裝置。
[0007] 一種基于視覺(jué)系統(tǒng)特性的多層液晶近眼顯示權(quán)重優(yōu)化裝置，包括沿著人眼正前方 依次放置的微透鏡陣列、空間光調(diào)制器陣列、偏振片陣列、背光照明設(shè)備和鏡框固定設(shè)備。
[0008] 所述的微透鏡陣列，用來(lái)偏折光場(chǎng)，減小光場(chǎng)到達(dá)眼瞳的光斑尺寸，降低系統(tǒng)衍 射。
[0009] 所述的微透鏡陣列，若要降低系統(tǒng)的光學(xué)結(jié)構(gòu)復(fù)雜度，也可不加。
[0010] 所述的空間光調(diào)制器陣列由多層等間隔排布的液晶層構(gòu)成。
[0011] 優(yōu)選的，保證多層液晶層互相平行，液晶層數(shù)至少為兩層。
[0012] 該多層液晶近眼顯示裝置的三維顯示效果，由多層液晶層數(shù)、液晶分辨率和液晶 層間隔共同決定。
[0013] 偏振片陣列確保背景光進(jìn)入液晶層之前為偏振光，在層與層之間放置偏振片使得 通過(guò)每一層液晶的偏振光均可以看做是光強(qiáng)的調(diào)制。
[0014] 優(yōu)選的，偏振片陣列從近到遠(yuǎn)，偏振方向按照順序正交，使得對(duì)光偏振方向的調(diào)制 最終轉(zhuǎn)換為強(qiáng)度的調(diào)制。
[0015] 背光照明設(shè)備分成側(cè)入式和直下式兩種。側(cè)入式背光源包括導(dǎo)光板、反射膜、透鏡 膜、漫射膜和冷陰極燈管；直下式背光源包括利用冷陰極熒光管和利用LED陣列兩種方式。
[0016] 鏡框固定設(shè)備用來(lái)固定液晶層和背光照明設(shè)備，質(zhì)量輕巧，易于佩戴，且重心盡量 靠近佩戴者以提高使用舒適感。
[0017] 控制終端連接每一層液晶空間光調(diào)制器的驅(qū)動(dòng)板，依據(jù)優(yōu)化方法計(jì)算出的衰減圖 案，不斷刷新每層液晶上每個(gè)像素的RGB通道的透過(guò)率，最終實(shí)現(xiàn)基于多層液晶的近眼三 維顯示。
[0018] 在上述多層液晶近眼顯示權(quán)重優(yōu)化裝置基礎(chǔ)之上，本發(fā)明提供了一種基于視覺(jué)系 統(tǒng)特性的多層液晶近眼顯示權(quán)重優(yōu)化方法，包括以下步驟：
[0019] 1)依據(jù)人眼瞳孔大小和瞳孔轉(zhuǎn)動(dòng)范圍，結(jié)合人眼聚焦輻輳沖突解決辦法，設(shè)計(jì)視 點(diǎn)間隔和視點(diǎn)數(shù)目；
[0020] 2)依據(jù)所要顯示的三維空間場(chǎng)景，獲取不同視點(diǎn)情況下的透視投影結(jié)果，得到四 維目標(biāo)光場(chǎng)；
[0021] 3)依據(jù)多層液晶顯示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，獲取重構(gòu)四維光場(chǎng)的范圍和方向；
[0022] 4)結(jié)合人眼視覺(jué)系統(tǒng)分辨細(xì)節(jié)的中心視場(chǎng)范圍，計(jì)算出在既定視點(diǎn)間隔情況下， 最終的中心權(quán)重角度范圍；
[0023] 5)利用高維度線性最小二乘法，基于人眼視覺(jué)系統(tǒng)的權(quán)重設(shè)計(jì)，計(jì)算出每一層液 晶上的衰減圖案，實(shí)現(xiàn)近眼的三維顯示效果。
[0024] 具體地，所述步驟1)包括：
[0025] a)當(dāng)瞳孔固定時(shí)，從某一三維重構(gòu)點(diǎn)至少有兩根光線同時(shí)進(jìn)入人眼，人眼就可以 輻輳在該點(diǎn)處；
[0026] b)依據(jù)瞳孔大小、眼球半徑，設(shè)計(jì)相鄰視點(diǎn)間隔；
[0027] 具體地，所述步驟4)包括：
[0028] a)當(dāng)瞳孔固定時(shí)，人眼分辨細(xì)節(jié)的中心視場(chǎng)范圍是5度左右，人眼明視距離為 25cm左右；
[0029] b)在視點(diǎn)位置確定條件下，獲取該視點(diǎn)能夠分辨的最邊緣點(diǎn)位置；
[0030] c)依據(jù)該邊緣點(diǎn)位置，計(jì)算出消除聚焦輻輳沖突條件下，最終的權(quán)重角度范圍。
[0031] 與先前技術(shù)相比，本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)如下：
[0032] 1)依據(jù)人眼視覺(jué)特性，提出重構(gòu)光場(chǎng)中心區(qū)域和邊緣區(qū)域具有不同的權(quán)重范圍， 使得優(yōu)化結(jié)果更加接近真實(shí)情況；
[0033] 2)降低對(duì)邊緣區(qū)域光線的約束強(qiáng)度，由于邊緣區(qū)域占整個(gè)光場(chǎng)的絕大部分，顯著 地提高優(yōu)化速度，增加了優(yōu)化算法的實(shí)時(shí)性。
【附圖說(shuō)明】
[0034] 圖1是本發(fā)明基于視覺(jué)系統(tǒng)特性的多層液晶近眼顯示權(quán)重優(yōu)化裝置示意圖；
[0035] 圖2是本發(fā)明消除聚焦輻輳沖突條件下視點(diǎn)間隔示意圖；
[0036] 圖3是本發(fā)明基于人眼視覺(jué)特性的權(quán)重角度示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 以下結(jié)合附圖，結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述。
[0038] 如圖1所示，一種基于視覺(jué)系統(tǒng)特性的多層液晶近眼顯示權(quán)重優(yōu)化裝置，包括沿 著人眼球1前方依次放置的微透鏡陣列3、偏振片4、液晶層5、偏振片6、液晶層7、偏振片8 和背光照明設(shè)備9,其中終端16分別通過(guò)驅(qū)動(dòng)