虛擬環(huán)境中常用的視聽設備原理與系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-06-18 06:15 本頁面
【文章內容簡介】 有相應地降低，穿過單元的電壓則升高到激活液晶的程度。單元馬上變得透明，使高亮度光源透過液晶室并從絕緣鏡上反射回來。結果用低亮度光源就可以控制高亮度光源，使得投影顯示的亮度要遠遠高于驅動象源的亮度。 ? 激光掃描器 激光掃描器是利用一個小的激光光源為掃描鏡提供校準光束，使用旋轉和上下點動鏡裝置來控制和調節(jié)掃描激光隨機或有規(guī)律地產生圖象。激光光源能提供高亮度；高分辨率的顯示，但問題是如何避免射人眼中的相干光。更進一步的問題是，激光是高度單色的，產生一個全彩色顯示將需要三個光源。 ? 微機械硅顯示設備 基于鏡元素陣列的被稱為鏡矩陣的設備 (MMD)被認為是將來最重要的也是最可能的新型 HMD顯示部件。該設備的核心是一種稱為可變形鏡 DMD的設備，它采用微機械制造技術在硅基片上制造袖珍鏡陣列，每一小鏡可以通過與之相對應的晶體管陣列來電子尋址。該設備可以根據鏡表面所表達的信息來調制光從而產生所需的圖象。通過像光閥一類設備類似的工作機理，它可以構成大屏幕，也可以構成小型電視顯示屏幕。因為它可以產生高亮度和高對比度，所以這樣的設備有可能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的 CRT。 此類設備的優(yōu)勢在于它的低成本、小體積和低功率要求。這種顯示設備仍成功依賴于由集成電路發(fā)展起來的精密石板印刷技術的進步。 ? 頭盔式顯示器 HMD光學系統(tǒng) 為了更確切地了解、檢測和使頭盔式顯示器 HMD，理解焦距、出瞳、眼睛松弛和視野等光學設計參數是極為重要的。首先通過一個單眼直視式頭盔式顯示器來了解其設計原理，其他頭盔式顯示器 HMD都是該設計的變種。 眼睛 合成器 外部世界 窺視孔 顯示器 鏡 頭盔顯示樣例 簡化頭盔顯示簡圖 ? 象源 頭盔式顯示器 HMD中的象源通常使用以上介紹的顯示技術，它的選擇可以根據空間分辨率、亮度、重量和顯示任務類型等決定。另外，對于安全、魯棒性和分辨率因素等也很重要。在保持高分辨率而限制象素密度的同時必須提高它們在特定視野的顯示的有效性。光學系統(tǒng)的目的有兩個：一是擴大顯示源的圖象以填滿視野，二是把虛擬世界同外部世界結合。 ? 窺視孔 最簡單的頭盔式顯示器 HMD可以具有一個基本的窺視孔系統(tǒng)，它由一到兩個透鏡元素構成，起到放大象源的作用。窺視孔和象源之間的鏡元的用途是彎曲光路，使其機械范圍盡可能的小。多元素窺視孔用來減少同時性異常的影響。半反射銀鏡用來反射一部分象源和使一部分外界光通過，射入眼睛。因此，半反射銀鏡通常也稱作合成器。 顯示器圖象 延遲鏡 窺視鏡 眼睛 ? 合成器 簡單的頭盔式顯示器 HMD把窺視孔安排在眼睛的正前方。為舒服和安全，可以用鏡子來使得象源放置在頭部的任意一邊。為了得到透視能力，在眼睛前面放置一面部分反射鏡，使窺視孔和象源可以放置在頭部更加合適的位置上。 部分反射鏡稱為合成器，它把象源反射到眼睛，同時又允許一部分外界光通過。特別值得一提的是合成器的光學性質。合成器可以被設計成將全部可見波長的光反射到眼睛，這稱為同時合成器。 合成器可以是平板的或是曲面的，以提供大型反射圖象。這樣頭盔式顯示器 HMD的視野可以做得很大。合成器的設計十分重要，它是整個光學設計的一個組成部分。對合成器的一個重要要求是產生可以覆蓋外界物體的變形光。 ? 延遲鏡 人類頭部的形狀意味著安裝象源的位置可能危及整個光學設計。為了獲得更大的靈活性，我們使用延遲鏡把圖象從顯示源傳遞到窺視孔。延遲鏡與窺視孔一道構成了一個簡單的望遠鏡，延遲鏡作為物鏡，窺視孔是目鏡。換而言之，延遲鏡把顯示的圖象投影到通過窺視孔能夠看到的地方。延遲鏡相對于顯示源的位置可以控制系統(tǒng)的大小。 ? 視野 當需要填滿整個窺視孔 (眼睛 )視野時，顯然視角 216。同象源側的夾角相等。這里 M代表圖象的幅度， 216。是視角， d是
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