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拟转化成果 | 视网膜投影:全景聚焦的增强现实近眼显示技术
来源:中国光学《液晶与显示》(ESCI、Scopus收录,中文核心期刊)2022 年第 5 期 | 作者:4SHQ | 发布时间: 717天前 | 3947 次浏览 | 分享到:

图6:(a)反射式 PVG;(b)透射式 PVG

图源:液晶与显示, 2022, 37(5): 643. Fig.6


  4. 基于波前调制的全息 RPD  

除了传统二维图像源,如图7(a)和(b)所示,利用全息波前调制能力生成三维图像源并由透镜或 HOE 汇聚到人眼中,可以实现具有深度感的全息 RPD 近眼显示。如图7(c)所示,结合复用编码技术,可以仅采用 60hz 空间光调制器实现彩色的动态全息 RPD。

图7:(a)(b)全息图像源的 RPD; (c)复用编码技术实现彩色 RPD

图源:(a)ACM Transactions on Graphics (Tog), 2017,36(4): 1-16. Fig14; (b) SID Symposium Digest of Technical Papers. Oxford, UK: Blackwell Publishing Ltd, 2011,42(1): 591-594. Fig1; (c)Opt. Express, 2021,29, 8098-8107. Fig.1


如图8所示,全息 RPD 通过在相位全息图添加不同平面载波,并采用透镜将重建图像汇聚到不同视点位置,可以轻易的实现出瞳拓展。

图8:相位全息图拓展出瞳原理:(a)透视图;(b)俯视

图源:Opt. Lett. 2022, 47: 445-448. Fig.1


图9则展示了利用振幅全息图的共轭光来拓展全息 RPD 的出瞳,将传统无用的共轭光干扰转化成视点阵列,实现了双倍的视点复制。

图9:共轭光项编码实现全息视网膜投影出瞳拓展

图源:Optics Letters, 2021,46(22): 5623-5626. Fig.5

图10:(a)全息 RPD 原理 (b)采用多球面波编码的全息 RPD 出瞳拓展

图源:液晶与显示, 2022, 37(5): 643. Fig.7


图10(a)所示是一种新型的无透镜波前调控全息 RPD 方法,将目标图像作为振幅,乘以汇聚球面波相位,再通过菲涅尔衍射并引入参考光干涉,得到最终的振幅全息图,这种方法摒弃了透镜的使用,直接通过 SLM 波前调制实现视网膜投影。


结合人眼追踪,视点三维坐标可以通过编码球面波相位进行自由精准的操控,具有无透镜像差、高系统自由度等优点。全息 RPD 的全息图计算过程十分简单,对计算资源的需求较低。此外,由于使用球面波相位替代了传统随机相位,散斑噪声得到了较好的抑制。这种无透镜全息 RPD 的灵活波前调控特性也可以简单地实现视点复制。如图10(b)所示,通过乘上不同方向闪耀光栅的多个球面波相位可以将光线汇聚到多个视点。