【正文】 非頭盔顯示設備 [3]。 中繼光學系統(tǒng)主要由透鏡組組成，主要目的是會聚由前面圖像源發(fā)出的光線，并且起到調整像差，減少場曲和色差的功能。 圖 光學穿透式頭盔顯示器 圖 50 度貓眼式光學穿透式頭盔顯示器 河北工業(yè)大學 20xx 屆本科畢業(yè)設計說明書 6 所以雖然 HMD 的顯示效果很卓越，但是其缺點在很多方面被無限放大，這也是普通透射式 HMD 無法被廣泛普及應用的原因之一。 3 立體視覺 人們將從雙眼進入到大腦的兩幅畫面組合起來，從而形成三維立體形狀。深度線索可分為兩大類，一是單視場的深度線索也成為靜態(tài)線索，是人眼對固定物體的感知要素。（ 3）陰影和高光：在唯一光源的情況下，太陽或月亮投下的陰影是凹陷表面的深度線索。單眼失明的人丟失了雙眼視差線索，但是也克服了一些我們從未察覺到的障礙。這些活動的畫面就是運動的深 度線索。而運動視差又可分為由視角運動產生的視差和物體運動產生的視差，都是人眼與觀察物之間的相對運動而造成的方向差異。其分類見下圖 。如果在桌子上放置一個魔方，從左右兩個方向去觀察，魔方的形狀是沒有變 化的，但是每個眼鏡看到的并不相同，我們的大腦會將這兩個畫面組成一個完整的 3D 物體。人可以通過遮擋精確的認識相對深度的線索，我們可以準確的分辨出哪個物體在前，哪個物體在后。我們可以斜著觀看一個近景，也可以注視遠處的路標線，后者比較放松、舒圖 立體深度線索的分類 河北工業(yè)大學 20xx 屆本科畢業(yè)設計說明書 9 服，而前者需要肌肉的收縮，所以會有適量的不適感。這種會聚 /對焦失調不會造成太大的不適感，所以我們才能欣賞到優(yōu)秀的 3D 電影。 [7]。這種體驗在開始階段很可能是“重影”（ double vision）階段，場景里的每個物體似乎都有兩個。否則對人類來說，就是一個很痛苦的過程。當我們觀察物體時，雙眼會聚到物體之上，此時做一個大圓，使我們的雙眼視網膜的中心凹和物體都落在這個圓上，這個就是單視圓，也稱為維特 繆勒圓。 研究表明，在觀察有多個物體時，如果它們在視網膜上形成像的視差過大，人眼就不能感受到單一的立體視覺，這種情況稱為復視。 4 光學系統(tǒng)的設計及優(yōu)化 4． 1 光學系統(tǒng)的結構設計 光學系統(tǒng)的設計主要包含了圖像源的選取、中繼光學系統(tǒng)的設計和入瞳系統(tǒng)的設圖 Panum 融合區(qū) 河北工業(yè)大學 20xx 屆本科畢業(yè)設計說明書 12 計。若搭配雙目立體攝像頭，還可以實現(xiàn)手勢識別，對我們看到的虛擬物體進行旋轉縮放等操作。 圖 凸透鏡技術參數(shù) 圖 光學結構圖 河北工業(yè)大學 20xx 屆本科畢業(yè)設計說明書 13 為了不僅能看清虛擬屏幕上的圖像，同時也能看到外界的真實世界，我們采用一片半反半透鏡片來搭建入瞳系統(tǒng)，其參數(shù)如下表 。 圖 光學系統(tǒng) 3D 圖 河北工業(yè)大學 20xx 屆本科畢業(yè)設計說明書 15 圖 光斑 圖 圖 光扇圖 河北工業(yè)大學 20xx 屆本科畢業(yè)設計說明書 16 由圖 和 可知，三個視場的 RMS 光斑分別為 0mm、 、 ，從光斑逐漸變大的趨勢來看，可以想象到我們像面位置應該處于第一個視場聚焦點，由于場曲的存在，使第二，第三視場的光斑越來越大，為了改善這種情況，分析我們的系統(tǒng)，從一開始初始結構設置時，我們使用了一個邊緣光線高度求解類型，這就限制了像面位置只能在近軸焦平面處，所以 極大的限制了光斑的優(yōu)化。 調整后的參數(shù)和優(yōu)化的結果如下圖 如圖 所示，評價函數(shù)分為 3個部分：優(yōu)化目標、光瞳采樣、邊界條件控制。 光瞳采樣即優(yōu)化時的光線采樣，分兩種方法：高斯環(huán)形積分采樣和矩形陣列采樣。在本次優(yōu)化中設置透鏡最小中心和邊緣厚度 2mm，最大中心厚度為 10mm。上面設計有散熱孔，方便傳導熱量。同時設計的兩個支架被設計在內壁上，使裝配有齒輪的軸可以轉動從而帶動齒條的運動，達到調節(jié)焦距的目的。這樣整個眼鏡就裝配好了。當齒輪與齒條嚙合時，設計兩者為標準安裝，即齒輪、齒條的分度圓相切。并詳細說明了人類是如何看到立體世界以及虛擬立體世界的生成條件。對于推廣增強現(xiàn)實技術的概念有著很積極的意義。是畢業(yè)設計讓我體會到了更 多平時沒有的感觸，堅持的力量與責任心。 最衷心感謝要送給我們的恩師劉今越老師，感謝他對我們長久以往的支持，不論是專業(yè)上的還是人生方向上的亦或是財力上的，沒有劉老師的無私幫助，我們無法堅持走到今天。 最后，我要感謝我的父母，是他們的支持讓我一步一步走到今天。由衷的感謝劉老師！ 衷心感謝魏永杰老師對我們在光路結構上的指導，忘不了每次討論的深夜，都是您留給我們 最美好的回憶！ 還要感謝我的同學，陳翔、焦然。還沒有完結，卻已經開始了留念。Sons. [2] 張陽 . 投影顯示光學系統(tǒng)技術研究 [D].長春理工大學 , [3] Birkfellner W， Figl M， Huber K， et al. A headmounted operating binocular for augmented reality visualization in medicinedesign and initial evaluation [J]. IEEE Transactions on Medical Imaging (S02780062)， 20xx， 21(8)： 991997. [4] A Sisodia， M Bayer， P T Smith， et al. Advanced helmet mounted display (AHMD) [J]. Proc. of SPIE(S0277786X)， 20xx， 6557： 65570N111. [5] B Foote， S Jose. Design impacts to the HMD when used as the primary display [J]. Proc. of SPIE(S0277786X)， 20xx， 4361： 3034. ） [6].（美）門迪布魯（ Mediburn， B.）著；黃裕成，劉志強譯 .3D 電影制作：數(shù)字立體電影制作全流程，北京 :人民大學出版社， 20xx. [7] 顧郁蓮，蔡宣平 .計算機立體視圖繪制技術 .國防科技參考， 1998， 19(1)：6370. [8]高偉清 ,周仕娥 ,呂國強 . 雙目光學透視式頭盔顯示器的實驗研究 [J]. 光電工程 ,20xx,05:139143. [9]哈涌剛 ,周雅 ,王涌天 ,閆達遠 . 用于增強現(xiàn)實的頭盔顯示器的設計 [J]. 光學技術 ,20xx,04:350353. [10]朱杰杰 ,潘志庚 ,孫超 . 增強現(xiàn)實技術應用綜述 [A]. 中國計算機學會多媒體技術專業(yè)委員會、中國圖象圖形學會多媒體專業(yè)委員會、中國計算機學會普適計算專業(yè)委員會、 ACM CHI 中國分會 .第四屆和諧人機環(huán)境聯(lián)合學術會議論文集 [C].中