專利名稱：直接在視網(wǎng)膜上實(shí)現(xiàn)三維立體成像的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種成像裝置，尤其是涉及一種利用相干光在視網(wǎng)膜上直接 成像的光學(xué)成像裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的成像裝置采用二維屏幕顯示靜止或動(dòng)態(tài)的圖像(例如液晶顯示器、等 離子體顯示器、投影顯示器等)，人眼視覺系統(tǒng)通過(guò)角膜和水晶體組成的透鏡系 統(tǒng)，將二維屏幕上的圖像再次成像在視網(wǎng)膜上，通過(guò)進(jìn)一步將視網(wǎng)膜上的圖像信 號(hào)傳輸?shù)酱竽X，人眼視覺系統(tǒng)能夠感知到顯示的圖像。
將圖像直接成像在視網(wǎng)膜上則可以省略二維屏幕，實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)(virtual reality)顯示、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(augmented reality)顯示和服底醫(yī)學(xué)診斷(optical coherence tomography)。美國(guó)華盛頓大學(xué)的研究人員提出了一種視網(wǎng)膜圖 像掃描裝置(參考文獻(xiàn)1: Brian T. Schowengerdt, Eric丄Seibel, 'Scanned voxel displays'. Information Display, Vol. 24, No. 7, 2008, pp26-36),該裝 置通過(guò)微機(jī)械掃描方式將調(diào)制的光信號(hào)直接聚焦在人眼視網(wǎng)膜上。由于人眼的遲 滯特性，當(dāng)行、列掃描速度足夠高時(shí)，人眼視覺系統(tǒng)便感知一幅完整的畫面。但 是該裝置需要復(fù)雜和昂貴的微機(jī)械掃描裝置和復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)，并且為實(shí)現(xiàn)三維圖 像的掃描，需要更高速度的行、列掃描裝置。 '
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本實(shí)用新型的目的是提供一種直接在視網(wǎng)膜上實(shí)現(xiàn)三維立體成 像的裝置，利用相干光在視網(wǎng)膜成像的裝置，該裝置無(wú)需復(fù)雜和昂貴的微機(jī)械掃 描裝置和復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，直接在視網(wǎng)膜上成像，并且可以方便實(shí)現(xiàn)三維立體成 像。技術(shù)方案為了避免復(fù)雜和昂貴的微機(jī)械掃描裝置以及復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，本 實(shí)用新型提供-一種利用相T光直接在視網(wǎng)膜上實(shí)現(xiàn)三維立體成像的裝置，該裝置 能夠?qū)⒍S或三維圖像直接成像在視網(wǎng)膜上。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技 術(shù)方案是采用相干光源照射全相位空間光調(diào)制器，全相位空間光調(diào)制器的出射 相干光經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)傳播，光學(xué)系統(tǒng)出射光瞳位于角膜前，相干光依次通過(guò)角膜、 虹膜、水晶體，最后到達(dá)視網(wǎng)膜，在視網(wǎng)膜前后多個(gè)成像平面上相干光場(chǎng)的振幅 分布由全相位空間光調(diào)制器調(diào)制。
相干光源可以是平面光波、或球面光波。
全相位空間光調(diào)制器可以產(chǎn)生虛擬透鏡。
光學(xué)系統(tǒng)是一個(gè)、或多個(gè)共軸透鏡組成的系統(tǒng)，可以通過(guò)分光鏡改變光路。
眼球可以近似為一個(gè)、或兩個(gè)共軸透鏡組成的系統(tǒng)，水晶體可以近似為單透 鏡、或多層折射率變化的透鏡、或梯度折射率透鏡。
多個(gè)成像平面的光場(chǎng)振幅分布形成三維物體空間光場(chǎng)的分布，多個(gè)成像平面 的光場(chǎng)振幅分布可以擬合為視網(wǎng)膜曲面光場(chǎng)的分布，多個(gè)成像平面的光場(chǎng)振幅分 布由全相位空間光調(diào)制器調(diào)制，全相位空間光調(diào)制器的相位分布函數(shù)可以通過(guò)迭 代方法、或解析方法求解。 '
多個(gè)波長(zhǎng)的相干光采用分時(shí)復(fù)用的方式通過(guò)空間光調(diào)制器進(jìn)行調(diào)制，或多個(gè) 波長(zhǎng)的相干光通過(guò)分光鏡實(shí)現(xiàn)共軸同時(shí)顯示。
分光鏡可以是全反射式的、或半透半反型的，分光鏡可以是平面的、或曲面 的，通過(guò)分光鏡實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)顯示、或增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示、或眼底醫(yī)學(xué)診斷。
有益效果本實(shí)用新型有益效果是，可以將二維或三維圖像直接成像在視網(wǎng) 膜上，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)顯示、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示和眼底醫(yī)學(xué)診斷。該裝 置無(wú)需復(fù)雜和昂貴的微機(jī)械掃描裝置和復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，直接在視網(wǎng)膜上成像， 并且可以方便實(shí)現(xiàn)三維立體成像。


圖1視網(wǎng)膜成像裝置示意圖。
圖2視網(wǎng)膜成像裝置實(shí)現(xiàn)三維立體顯示示意圖。
圖3視網(wǎng)膜成像裝置實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)顯示、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示和眼底醫(yī)學(xué)診斷示意以上圖中有相干光源l、全相位空間光調(diào)制器2、光學(xué)系統(tǒng)3、角膜4、虹 膜5、水晶體6、視網(wǎng)膜7、光學(xué)系統(tǒng)出射光瞳8、第一成像平面9、第二成像平 面IO、第三成像平面ll、凸透鏡12、分光鏡13、前室水狀液M、后室玻璃體 15。
具體實(shí)施方式
圖1中所示是視網(wǎng)膜成像裝置示意圖。該裝置主要有相干光源1、全相位空 間光調(diào)制器2和光學(xué)系統(tǒng)3組成。為具體說(shuō)明視網(wǎng)膜成像過(guò)程，圖1中包括了 簡(jiǎn)單的眼球剖面圖，其中有角膜4、虹膜5、水晶體6和視網(wǎng)膜7。關(guān)于光學(xué)系 統(tǒng)中人眼結(jié)構(gòu)更詳細(xì)的模型可以參考文獻(xiàn)(參考文獻(xiàn)1: Frank Trager, 'Handbook of lasers and optics', Springer, New York, 2007)。相關(guān)光源1 可以是氣體、固體、或半導(dǎo)體激光器所產(chǎn)生的相干光，該相干光通過(guò)透鏡可以產(chǎn) 生平面光波、或球面光波。相干光源1直接照射全相位空間光調(diào)制器2，全相位 空間光調(diào)制器2可以是透射式液晶顯示器、反射式LCoS顯示器等具有0 2兀 調(diào)制范圍的純相位調(diào)制器(phase only spatial light modulator),當(dāng)采用反射 式空間光調(diào)制器時(shí)可以增加分光鏡。當(dāng)采用平面光波照射時(shí)，全相位空間光調(diào)制 器2出射平面的光場(chǎng)相位被調(diào)制為設(shè)定值，而振幅分布不變，當(dāng)采用球面光波照 射時(shí)，等效于全相位空間光調(diào)制器2進(jìn)行相位調(diào)制后再增加一個(gè)虛擬透鏡(發(fā)散 球面光波為凹透鏡，會(huì)聚球面光波為凸透鏡)(參考文獻(xiàn)2: Joseph W. Goodman, 'Introduction to Fourier Optics, Third Edition',電子工業(yè)出版 社，2006)，該虛擬透鏡可以看成為光學(xué)系統(tǒng)3的一部分。相干光源i經(jīng)全相位 空間光調(diào)制器2調(diào)制后進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)3，光學(xué)成像系統(tǒng)3可以由一個(gè)或多個(gè)共軸 透鏡組成，實(shí)現(xiàn)光學(xué)成像過(guò)程的縮放等功能，從而使光學(xué)系統(tǒng)3的出射光瞳大小 與人眼瞳孔大小相一致，避免人眼瞳孔對(duì)相干光場(chǎng)衍射的限制。相干光在光學(xué)系 統(tǒng)3中的傳播符合標(biāo)量衍射原理，傳播函數(shù)可以在光線傳播方向上依次采用算符 方法進(jìn)行計(jì)算求得(參考文獻(xiàn)2)，例如，光學(xué)系統(tǒng)3由一個(gè)共軸透鏡組成，其 傳播過(guò)程用算符方法表述為其中，t/。(;c,》，)為光學(xué)系統(tǒng)3輸入平面的光場(chǎng)分布函數(shù)，^(^，77)為輸出平面的
光場(chǎng)分布函數(shù)，/為透鏡的焦距，《、《為相干光在透鏡前后的傳播距離。本
領(lǐng)域內(nèi)研究人員可以根據(jù)需要推導(dǎo)出多個(gè)透鏡系統(tǒng)的傳播函數(shù)。光學(xué)系統(tǒng)出射光 瞳8位于眼球角膜4前，相干光依次通過(guò)角膜4、虹膜5、水晶體6，最后到達(dá) 視網(wǎng)膜7。相干光在眼球中的傳播符合標(biāo)量衍射原理，可以看作是兩個(gè)共軸透鏡 組成的光學(xué)系統(tǒng)(參考文獻(xiàn)l)，其傳播過(guò)程用算符方法表述為
"2(w，v) = i [《]e
/2
豐]e
7
{味")} (2)
其中，f/,(《，77)為光學(xué)系統(tǒng)出射光瞳8的光場(chǎng)分布函數(shù)，a、 a分別為眼球前室 水狀液14和眼球后室玻璃體15的折射率，./;、 /2分別為角膜4和水晶體6的 焦距，4為角膜4到水晶體6的距離，《為水晶體6到視網(wǎng)膜7的距離，C/2 (w，v) 為視網(wǎng)膜7所在位置平面上的光場(chǎng)分布函數(shù)。人眼視覺系統(tǒng)中角膜4的屈光度
(diopter)是相對(duì)穩(wěn)定的，正常人的屈光度為D = ，"43，而水晶體6的屈光
度是可變的，年輕人屈光度的變化范圍可以達(dá)到14，而老年人屈光度的變化范
圍為O(參考文獻(xiàn)1 )。當(dāng)水晶體6屈光度發(fā)生變化時(shí)，公式(2)中的相位項(xiàng)2 -，
也將發(fā)生變化。通過(guò)算符方法分析可以得出，當(dāng)水晶體6屈光度發(fā)生變化時(shí)，視 網(wǎng)膜7前的三維空間光場(chǎng)振幅分布相應(yīng)的作了一次縮放。
公式(1)和公式(2)給出了從相干光源1到視網(wǎng)膜7上相干光場(chǎng)的傳播函 數(shù)，在預(yù)先設(shè)定視網(wǎng)膜7所在位置平面上光場(chǎng)振幅分布函數(shù)F(",v)^l"("，v)l的
前提下，可以通過(guò)迭代方法(參考文獻(xiàn)3:丄R. Fienup, 'Phase retrieval algorithms: a comparison', APPLIED OPTICS, Vol. 21, No. 15, 1982: 2758-2769)或解析方法(參考文獻(xiàn)4: T. E. Gureyev, , A. Pogany, D. M. Paganin, S. W. Wilkins, 'Linear algorithms for phase retrieval in the Fresnel region', Optics Communications 231 (2004) 53~70)求得對(duì)應(yīng)的全相位空間 光調(diào)制器2的相位分布函數(shù)戶Oc，"，通過(guò)全相位空間光調(diào)制器2調(diào)制該相位分
布函數(shù)POc,川，在視網(wǎng)膜7上變獲得預(yù)先設(shè)定的光場(chǎng)振幅分布，此時(shí)人眼視覺
系統(tǒng)感知到一幅二維圖像，其各點(diǎn)強(qiáng)度分布為/(m,v)+2("，v)1 (3)， 在全相位空間光調(diào)制器2上周期性地改變相位分布函數(shù)尸^,y)，例如改變頻率
為60Hz，人眼便可以感知到連續(xù)的運(yùn)動(dòng)圖像。當(dāng)水晶體6的屈光度發(fā)生變化時(shí)， 為保證在視網(wǎng)膜上成清晰的像，需根據(jù)公式(2)相應(yīng)地調(diào)整全相位空間光調(diào)制 器2的相位分布函數(shù)。
眼球中的水晶體6是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，公式(2)采用單透鏡進(jìn)行 近似，還可以用多層折射率變化的透鏡或梯度折射率透鏡(參考文獻(xiàn)5: A. V. Goncharov and C. Dainty, 'Wide-field schematic eye models with gradient-index lens',丄Opt. Soc. Am. A, Vol. 24, No. 8, August 2007)來(lái) 精確近似，另外，還可以將角膜4和水晶體6組成的共軸透鏡系統(tǒng)近似為一個(gè)簡(jiǎn) 單的單透鏡，本領(lǐng)域的研究人員可以采用多種近似方法建立眼球的相干光傳播函 數(shù)。
圖2所示為視網(wǎng)膜成像裝置實(shí)現(xiàn)三維立體顯示示意圖，為方便討論，圖中同 時(shí)給出了由單透鏡12構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)3。相干光源1通過(guò)全相位空間光調(diào)制器 2后各點(diǎn)相位被調(diào)制，而振幅保持不變。單透鏡12使全相位空間光調(diào)制器2出 射平面的光場(chǎng)分布在角膜4前呈一個(gè)縮小的像。為避免所呈像中包含一個(gè)二次相 位因子，可以在全相位空間光調(diào)制器2后增加一個(gè)焦距等于全相位空間光調(diào)制器 2與單透鏡12距離的凸透鏡(參考文獻(xiàn)2)，或采用虛擬透鏡，即將所需透鏡的 二次相位分布函數(shù)直接加到全相位空間光調(diào)制器2的相位分布函數(shù)上，或采用會(huì) 聚點(diǎn)在單透鏡12所在平面的相干球面光波。本領(lǐng)域內(nèi)研究人員還可以設(shè)計(jì)各種 具有縮放功能的光學(xué)系統(tǒng)3，例如采用多個(gè)共軸透鏡增加光學(xué)系統(tǒng)的屈光能力， 還可以使光學(xué)系統(tǒng)3所成縮小的像位于角膜4所在平面的左邊或右邊，只需滿足 相干光場(chǎng)在角膜4所在平面的分布與人眼瞳孔大小相一致。為實(shí)現(xiàn)三維立體顯 示，本發(fā)明的技術(shù)方案為，在視網(wǎng)膜前后多個(gè)成像平面上(例如圖2中的第一成 像平面9、第二成像平面10、第三成像平面11 ，其中第三成像平面11位于視網(wǎng) 膜后可以視為虛擬平面，當(dāng)人眼屈光度發(fā)生變化時(shí)，虛擬平面前移從而變?yōu)檎鎸?shí) 成像平面)各自設(shè)定的區(qū)域內(nèi)，光場(chǎng)的振幅分布各自滿足設(shè)定值，即將三維空間 光場(chǎng)的振幅分布離散為多個(gè)二維平面上光場(chǎng)的振幅分布；相干光源1經(jīng)過(guò)全相位 空間光調(diào)制器2的調(diào)制，同時(shí)在多個(gè)成像平面上實(shí)現(xiàn)振幅分布接近設(shè)定值；多個(gè)成像平面上同時(shí)進(jìn)行相干光振幅調(diào)制的方法為，通過(guò)公式U)和公式(2)確定 從全相位空間光調(diào)制器2到多個(gè)成像平面的相干光傳播函數(shù)，設(shè)定每個(gè)成像平面 上的振幅調(diào)制區(qū)域以及振幅分布函數(shù)，通過(guò)迭代或解析方法求解全相位空間光調(diào) 制器2上的相位分布函數(shù)，本發(fā)明優(yōu)選迭代方法，其步驟為
1) 確定迭代初始條件，即根據(jù)所需顯示的三維圖像，離散化視網(wǎng)膜7前后 三維空間光場(chǎng)的振幅分布，確定視網(wǎng)膜7前后成像平面的個(gè)數(shù)，確定每個(gè)成像平 面的設(shè)定區(qū)域，以及設(shè)定區(qū)域內(nèi)的振幅分布函數(shù)，確定光學(xué)系統(tǒng)3以及人眼的相 干光傳播函數(shù)，由于人眼水晶體6的屈光度可變，通常需根據(jù)具體應(yīng)用確定一個(gè) 虛擬觀察距離，水晶體6的屈光度由該觀測(cè)距離確定，確定全相位空間光調(diào)制器 2的初始相位；
2) 利用相干光傳播函數(shù)，計(jì)算相干光場(chǎng)從而全相位空間光調(diào)制器2傳播到 第一成像平面9的光場(chǎng)振幅分布，施加第一成像平面9振幅限制條件，即在設(shè)定 區(qū)域內(nèi)，將所計(jì)算的光場(chǎng)振幅分布修改為設(shè)定值，而其他區(qū)域保持不變，光場(chǎng)相 位分布函數(shù)保持不變；
3) 相干光場(chǎng)依次在第二成像平面10、第三成像平面11等多個(gè)成像平面之
間進(jìn)行傳播，并依次施加光場(chǎng)振幅限制條件，光場(chǎng)相位分布函數(shù)保持不變；
4) 相干光場(chǎng)從最后一個(gè)成像平面(例如第三成像平面11)反向傳播到全相 位空間光調(diào)制器2，并施加光場(chǎng)振幅限制條件，即光場(chǎng)振幅分布修改為均勻分布， 而光場(chǎng)相位分布函數(shù)保持不變；
5) 循環(huán)迭代步驟2) 4)，直至各個(gè)成像平面的光場(chǎng)振幅分布與設(shè)定值的 誤差小于預(yù)先設(shè)置的閾值o。
上述迭代步驟中，迭代初始平面可以是全相位空間光調(diào)制器2的出射平面， 或其他成像平面，例如第一成像平面9、第二成像平面10、第三成像平面11等， 并且迭代的次序也可以改變，或增加循環(huán)迭代過(guò)程以提高計(jì)算的收斂速度，本領(lǐng) 域研究人員可以根據(jù)需要對(duì)迭代過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化。
上述迭代步驟是針對(duì)單波長(zhǎng)的相干光，對(duì)于多個(gè)波長(zhǎng)的單色光，可以采用分 時(shí)復(fù)用的方式，即各個(gè)波長(zhǎng)的相干光單獨(dú)迭代運(yùn)算，并通過(guò)分時(shí)復(fù)用的方式依次 通過(guò)全相位空間光調(diào)制器2進(jìn)行調(diào)制，采用該方法可以實(shí)現(xiàn)全彩色圖像的顯示， 還可以多個(gè)波長(zhǎng)相干光通過(guò)分光鏡13實(shí)現(xiàn)共軸同時(shí)顯示，即類似于彩色投影系 統(tǒng)(圖3中的虛線表示單色光通過(guò)分光鏡13實(shí)現(xiàn)與角膜4和水晶體6組成的光學(xué)系統(tǒng)的共軸)，每個(gè)波長(zhǎng)的單色光單獨(dú)采用一個(gè)全相位空間光調(diào)制器2進(jìn)行調(diào) 制，并通過(guò)分光鏡13依次改變光路實(shí)現(xiàn)與角膜4和水晶體6組成的光學(xué)系統(tǒng)共 軸。
上述迭代步驟中，成像平面的個(gè)數(shù)，以及每個(gè)成像平面上光場(chǎng)的振幅分布由 所需顯示的三維立體圖像決定。另外，由于人眼視網(wǎng)膜7是一個(gè)曲面，因此可以 采用多個(gè)平面成像的光場(chǎng)振幅分布擬合為視網(wǎng)膜7曲面上的光場(chǎng)振幅分布，即在 每個(gè)平面與視網(wǎng)膜7曲面的相交處設(shè)定成像所需的振幅分布，從而實(shí)現(xiàn)視網(wǎng)膜7 曲面上的清晰成像。
人眼視覺系統(tǒng)僅能清楚的感知到與視網(wǎng)膜7位置重合的成像平面上的二維光 場(chǎng)強(qiáng)度信息，在視網(wǎng)膜7前、后成像平面上的光場(chǎng)分布被感知為模糊的圖像，當(dāng) 水晶體6的屈光度發(fā)生變化時(shí)，即人眼聚焦點(diǎn)位置發(fā)生變化時(shí)，視網(wǎng)膜7前后的 三維空間復(fù)雜光場(chǎng)將隨之產(chǎn)生縮放，例如聚焦點(diǎn)趨向遠(yuǎn)方時(shí)，原先視網(wǎng)膜7前方 的光場(chǎng)分布將移動(dòng)到視網(wǎng)膜7位置，從而被感知為清晰的像，聚焦點(diǎn)趨向近點(diǎn)時(shí)， 原先視網(wǎng)膜7后方的光場(chǎng)分布將移動(dòng)到視網(wǎng)膜7位置，從而被感知為清晰的像。 因此，水晶體6屈光度的變化引起視網(wǎng)膜7上空間光場(chǎng)強(qiáng)度信息的變化，該過(guò)程 與人眼觀察三維空間中真實(shí)物體的影像相類似，從而使人眼視覺系統(tǒng)感知到三維 立體的畫面。
圖3中所示為視網(wǎng)膜成像裝置實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)顯示、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示和眼底醫(yī)學(xué) 診斷的示意圖。該技術(shù)方案與圖1中相比增加了一個(gè)分光鏡13，該分光鏡13的 主要作用是改變光線的傳播方向。為實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)顯示，分光鏡13可以是全反 射式的，通過(guò)改變光路，可以方便的將光學(xué)系統(tǒng)3固定在各種頭盔上；為實(shí)現(xiàn)增 強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示，分光鏡13可以是半透半反型的，即人眼可以透過(guò)分光鏡13觀看 外部真實(shí)的場(chǎng)景，同時(shí)又可以通過(guò)反射感知到虛擬的圖像，兩種圖像互相重疊； 為實(shí)現(xiàn)眼底醫(yī)學(xué)診斷，分光鏡13可以是半透半反型的，即全相位空間光調(diào)制器 2調(diào)制的相干光經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)3傳播和分光鏡13反射，在視網(wǎng)膜上成像，相干光 再經(jīng)視網(wǎng)膜反射后反向傳輸并部分透射出光鏡13，在分光鏡13后采用CCD或 膠片可以拍攝到相干光經(jīng)視網(wǎng)膜反射后的千涉條紋。本領(lǐng)域的研究人員還可以根 據(jù)需要在光學(xué)系統(tǒng)3中增加多個(gè)分光鏡，分光鏡13可以是平面的，也可以是曲 面的，例如分光鏡13可以是類似于眼鏡的凹面鏡，從而在改變光路的同時(shí)等效 于再增加一個(gè)凸透鏡。
權(quán)利要求1. 一種直接在視網(wǎng)膜上實(shí)現(xiàn)三維立體成像的裝置，其特征是該裝置由相干光源(1)、全相位空間光調(diào)制器(2)、光學(xué)系統(tǒng)(3)和眼球所構(gòu)成，相干光源(1)位于全相位空間光調(diào)制器(2)前，全相位空間光調(diào)制器(2)位于由一個(gè)或多個(gè)透鏡組成的光學(xué)系統(tǒng)(3)前，光學(xué)系統(tǒng)出射光瞳(8)位于角膜(4)前，其出射相干光依次通過(guò)角膜(4)、虹膜(5)、水晶體(6)，最后到達(dá)視網(wǎng)膜(7)，并直接在視網(wǎng)膜上成像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直接在視網(wǎng)膜上實(shí)現(xiàn)三維立體成像的裝置，其 特征是相干光源(1)是平面光波、或球面光波。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直接在視網(wǎng)膜上實(shí)現(xiàn)三維立體成像的裝置，其 特征是全相位空間光調(diào)制器(2)通過(guò)增加二次相位分布函數(shù)產(chǎn)生虛擬透鏡。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直接在視網(wǎng)膜上實(shí)現(xiàn)三維立體成像的裝置，其 特征是光學(xué)系統(tǒng)(3)是一個(gè)、或多個(gè)共軸透鏡組成，光學(xué)系統(tǒng)(3)通過(guò)增加 分光鏡(13)改變光路傳播方向。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直接在視網(wǎng)膜上實(shí)現(xiàn)三維立體成像的裝置，其 特征是所述的眼球可以近似為一個(gè)、或兩個(gè)共軸透鏡組成，水晶體(6)近似 為單透鏡、或多層折射率變化的透鏡、或梯度折射率透鏡。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直接在視網(wǎng)膜上實(shí)現(xiàn)三維立體成像的裝置，其特征是分光鏡(13)是全反射式的、或半透半反型的，分光鏡(13)是平面的、或曲面的。
專利摘要一種直接在視網(wǎng)膜上實(shí)現(xiàn)三維立體成像的裝置，它采用相干光源1照射全相位空間光調(diào)制器2，全相位空間光調(diào)制器2的出射相干光經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)3傳播，光學(xué)系統(tǒng)出射光瞳8位于角膜4前，相干光依次通過(guò)角膜4、虹膜5、水晶體6，最后到達(dá)視網(wǎng)膜7，在視網(wǎng)膜7前后多個(gè)成像平面上相干光場(chǎng)的振幅分布由全相位空間光調(diào)制器2調(diào)制。本實(shí)用新型將二維或三維圖像直接成像在視網(wǎng)膜上，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實(shí)顯示、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示和眼底醫(yī)學(xué)診斷。
文檔編號(hào)G02B27/22GK201269949SQ20082018577
公開日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2008年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月9日
發(fā)明者軍 夏, 威 雷 申請(qǐng)人:東南大學(xué)