生成光学矫正的虚像的光场投影仪和通过使用该光场投影仪生成经矫正的虚像的方法与流程

本公开涉及一种用于投影图像的光场投影仪。更特别地，本公开涉及一种用于生成光学矫正的虚像的光场投影仪。本公开涉及一种用于通过使用该光场投影仪生成经矫正的虚像的方法。

背景技术：

1、眼科测试设备的基本原理和构思自其100多年前问世以来从未改变。眼科测试设备使用屈光透镜和曲面镜来执行光学矫正。例如，所谓的综合屈光检查仪基于一组具有不同矫正特性的屈光光学元件，其向患者的眼睛呈现测试图案的光学变换图像，目的是主观地确定患者的屈光不正和眼镜处方。这种设备体积大、成本高、难以制造，提供有限的矫正集合，并且在设备和固定测试图案之间通常需要几米的自由空间。

2、文档us2016042501公开了一种用于补偿观看显示器的观看者的视觉系统中的至少一种光学像差的系统。该显示器包括像素阵列和微透镜阵列。接收要显示的图像的图像数据，接收与观看者的视觉系统中的至少一个光学像差相关的至少一个参数，并且基于与观看者的视觉系统相关的至少一个所接收的参数和光场元件的至少一个特性来计算要显示的像差补偿图像。像差补偿图像显示在显示介质上，使得当视觉系统具有至少一个光学像差的观看者通过光场元件观看显示在显示介质上的像差补偿图像时，像差补偿图像在观看者看来其中至少一个像差被减少或消除。

3、文档wo2021122640公开了一种用于确定主体的第一和第二眼睛两者的屈光特征的系统。该系统包括光场显示设备以及主体的第一和第二眼睛的位置定位系统，该光场显示设备包括层叠在像素阵列上的视差屏障掩模或微透镜阵列。光场显示设备被配置为分别生成选择性地指向第一眼睛的第一光场和选择性地指向第二眼睛的第二光场。控制单元适于作为与所述第一眼睛的至少第一光学像差相关联的至少第一屈光参数的函数来调整所述第一光场，并且控制单元适于作为与第二眼睛的至少第二光学像差相关联的至少第二屈光参数的函数来调整所述第二光场。

4、在上述解决方案中，分辨率由微透镜的数量或由视差屏障掩模的间距确定。因此，上述解决方案能够显示简单的形状(点、线)，但不允许显示更复杂的3d场景或图像。像素数量的减少也减少了可用光学矫正的范围，并且仅允许以离散方式变化光学矫正。

技术实现思路

1、本公开涉及一种用于生成光学矫正的虚像的光场投影仪，其包括：包含多个点光的光源，每个点光被配置为发射照射slm的入射光场。slm被配置为在slm平面中显示参考slm图像图案，参考slm图像图案被配置为调制入射光场并根据slm图像图案生成调制光场。投影光学器件被配置为沿参考光轴投影调制光场，以便沿参考光轴投影虚像。slm进一步被配置为显示经矫正的slm图像图案，其中经矫正的slm图像图案对应于在slm平面中移位的参考slm图像图案，并且其中经矫正的slm图像图案被配置为使得投影光学器件沿着不同于参考光轴的视投影轴投影虚像，使得虚像至少模拟光学矫正。

2、在一个方面中，经矫正的slm图像图案对应于进一步包括几何失真的参考slm图像图案。

3、本公开涉及一种用于通过使用光场投影仪生成经矫正的虚像的方法，该方法包括：

4、通过使用对虚拟3d场景成像的虚拟针孔相机模型来计算至少一个虚像，并根据所计算的虚像来显示参考slm图像图案；

5、生成至少一个光学矫正参数；

6、作为所述至少一个光学矫正参数的函数而修改参考slm图像图案以获得经矫正的slm图像图案；

7、通过入射光场顺序照射slm，以便生成被配置为形成所述至少一个虚像的至少一个调制光场；和

8、顺序投影所述至少一个调制光场以投影模拟所述至少一个光学矫正的所述至少一个虚像。

9、本文公开的光场投影仪可以用作数字眼科设备。更具体地，光场投影仪可以取代传统上称为综合屈光检查仪或综合验光仪的现有设备或者使用屈光或衍射元件来产生所需的光学变换并输入到患者眼睛的类似设备。

10、光场投影仪的数字图像变换可以模拟光学矫正的实际连续光谱，原本应该用屈光透镜来执行该光学矫正。光场投影仪可以模拟对单个图像的多个光学矫正。

11、光场投影仪不需要成本高的精密光学元件，并且可以小于常规眼科设备，但它提供了光学矫正的更宽且更精细的范围和更高的通用性。

12、与已知解决方案相比，光场投影仪允许使用slm的全分辨率，使得它可以显示复杂的3d场景或图像，并允许更宽范围的可用光学矫正以及以连续方式变化光学矫正。

13、光场投影仪可以用作3d可视化系统(诸如虚拟或增强现实头戴式设备或智能眼镜)中的显示器，其中它可以执行自动化眼科测试和/或矫正，因此消除了对处方插页或机械调整的需要。

技术特征：

1.一种用于生成光学矫正的虚像的光场投影仪(100)，包括：

2.根据权利要求1所述的光场投影仪，

3.根据权利要求2所述的光场投影仪，

4.根据权利要求1至3中任一项所述的光场投影仪，

5.根据权利要求1至3中任一项所述的光场投影仪，

6.根据权利要求1或2所述的光场投影仪，

7.根据权利要求1至3中任一项所述的光场投影仪，

8.根据权利要求1至3中任一项所述的光场投影仪，

9.根据权利要求8所述的光场投影仪，

10.根据权利要求1至9中任一项所述的光场投影仪，

11.一种用于通过使用根据权利要求1至10中任一项所述的光场投影仪(100)来生成经矫正的虚像的方法，所述方法包括：

12.根据权利要求11所述的方法，

13.根据权利要求11或12所述的方法，

14.根据权利要求13所述的方法，

15.根据权利要求13所述的方法，

技术总结一种光场投影仪，包括：光源，其被配置为发射照射空间光调制器(SLM)的入射光场，该空间光调制器被配置为在SLM平面中显示参考SLM图像图案。参考SLM图像图案被配置为调制入射光场并生成调制光。投影光学器件被配置为沿参考光轴投影调制光场，以便沿参考光轴投影虚像。SLM被配置为显示与在SLM平面中移位的参考SLM图像图案相对应的经矫正的SLM图像图案，使得虚像沿着不同于参考光轴的视投影轴投影，并且使得虚像至少模拟光学矫正。本公开进一步涉及一种用于通过使用光场投影仪生成经矫正的虚像的方法。技术研发人员：G·斯莫里克,G·希尔特受保护的技术使用者：见真实股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/12