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發(fā)布時(shí)間:2020-08-12 12:42  
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光學(xué)系統(tǒng)
一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)除了要考慮高斯光學(xué)的有關(guān)問題,諸如物像共軛位置、放大率、轉(zhuǎn)像和轉(zhuǎn)折光路等以外,還需考慮成像范圍的大小、成像光束孔徑角的大小、成像波段的寬窄以及像的清晰度和照度等一系列問題。滿足一系列要求的實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)往往不是幾個(gè)透鏡的簡(jiǎn)單組合,而由一系列透鏡、曲面反射鏡、平面鏡、反射棱鏡和分劃板等多種光學(xué)零件組成,并且要通過合理設(shè)置光闌、精細(xì)校正像差和恰當(dāng)確定光學(xué)零件的橫向尺寸等手段才能得到合乎需要的高質(zhì)量系統(tǒng)。

光學(xué)方案中又有多種光學(xué)原理,其中現(xiàn)階端常見的是:光波導(dǎo)和半反半透。目前包括Magic Leap在內(nèi)的AR頭顯大都采用光波導(dǎo)顯示技術(shù),該技術(shù)的原理是微顯示屏向光波導(dǎo)的一側(cè)投射光線,通過全內(nèi)反射原理,光線會(huì)在光波導(dǎo)內(nèi)反射和傳播,然后從另一邊反射出來,終反射到用戶眼中。
光波導(dǎo)的優(yōu)勢(shì)是可以實(shí)現(xiàn)較小的機(jī)身體積,而劣勢(shì)則是圖像質(zhì)量存在部分問題。此外,光波導(dǎo)光學(xué)效率較低,對(duì)微顯示屏的要求也更高,現(xiàn)有光波導(dǎo)主要配合LCoS和Micro OLED微顯示屏。
而半反半透雖然比光波導(dǎo)設(shè)計(jì)起來要復(fù)雜,但原理更簡(jiǎn)單,而且成本遠(yuǎn)低于光波導(dǎo)方案。Daniel表示:一個(gè)常見的誤區(qū)是,即使是在追求大FOV的前提下,采用半反半透光學(xué)的AR眼鏡也可以比meta 2的體積更小。

視頻光學(xué)顯示系統(tǒng)原理
視頻AR方面,目前Varjo XR-1等VR頭顯已具備此功能,原理是直接在攝像頭拍攝的畫面上疊加虛擬內(nèi)容,你觀看的是屏幕的“虛擬內(nèi)容”,看不到真實(shí)世界環(huán)境。其優(yōu)勢(shì)是,可讓AR與真實(shí)環(huán)境融合更自然,劣勢(shì)則是這種基于攝像頭+屏幕的組合,對(duì)于光學(xué)顯示方面存在較大不確定性,包括對(duì)比度、亮度、視場(chǎng)角等。

光學(xué)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)
不管采取何種方式,在對(duì)不同的光焦度不正的眼進(jìn)行調(diào)焦時(shí),都要求在調(diào)焦過程中確保成像清晰。
由于儀器的使用要求和結(jié)構(gòu)的限制,把傳統(tǒng)眼底照相機(jī)的觀察瞄準(zhǔn)光路與照相光路耦合的形式改為觀察瞄準(zhǔn)光路與照明光路的耦合。這樣雖然增加了光學(xué)設(shè)計(jì)的難度,但在照明光路中使用膠合組來補(bǔ)償色差和球差,使觀察瞄準(zhǔn)光路的像質(zhì)得到了保證。
眼底電視在使用中應(yīng)能對(duì)不同的光焦度不正眼進(jìn)行調(diào)焦,以使眼底與CCD共軛,確保成像清晰。所設(shè)計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)電視攝像光學(xué)系統(tǒng),設(shè)計(jì)結(jié)果可用分辨率或調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)來評(píng)價(jià)。采用了同時(shí)移動(dòng)成像物鏡 CCD的方法,并通過外調(diào)焦來實(shí)施,實(shí)現(xiàn)對(duì)光焦度不正眼的觀測(cè)。
