光场显示装置来形成具有预定的场曲的成像。比较图1和图2可见，通过光场显示 装置所形成的像AB'相比于例如通过常规眼镜所形成的像AB具有预定的场曲，从而使得眼 睛视轴外的周边部分的成像点都基本上位于用户眼睛视网膜上，即，使得视网膜的周边部 分上基本上成像清晰。这样，本公开的显示装置就能够有效地延缓用户眼睛近视（以及其它 各种像差)的进展。此外，本公开的显示装置就还能够有效地缓解视疲劳症状。
[0041 ]下面将结合附图对本公开的显示装置进行进一步的详细说明。
[0042]图3是根据本公开的一个实施例的显示装置的结构框图，而图4是根据本公开的一 个实施例的显示装置的光路图。
[0043] 如图3和图4所示，本公开的显示装置1包括显示器10和空间光调制器20。
[0044] 在图4中，通过在显示器10之前设置空间光调制器20来形成光场显示装置。通常， 空间光调制器20被设置在显示器10之前的一定距离处，在空间光调制器20与显示器10之间 有一定厚度的介质15。通过调节介质15的厚度和折射率，可以调节空间光调制器20与显示 器10之间的光程。在本公开中，对介质15没有特别的限制，其例如可以是空气、油、水、高分 子材料、或其它任何适当的材料。
[0045] 显示器10通常包括多个显示像素，每个显示像素的光强度能够被调节，从而在显 示器10上显示第一图像(例如，图像⑶，或称为物体⑶）。
[0046] 本公开的显示器10可以是电脑显示器、电视屏幕、手机屏幕、头戴式显示器、或其 它任何适当的显示器。更具体而言，显示器10可以是常规的平面或者曲面显示器，例如液晶 显示器、电视、笔记本电脑显示器、平板电脑显示器、大屏幕手机、以及头戴式的虚拟现实显 示器或增强现实显示器。此外，显示器10还可以是常规的3D显示器，例如主动快门的3D显示 器、使用偏振进行显示的3D显示器、以及使用互补色进行显示的3D显示器。对本公开的显示 器10的类型没有特别的限制，只要其能够进行显示即可。
[0047] 空间光调制器20也可称为光场滤镜。显示器10发出的光经过空间光调制器20出 射，以进入眼睛40。另外，在空间光调制器20上形成预定的透射率分布或反射率分布。显示 器10上的第一图像和空间光调制器20上的预定的透射率分布或反射率分布这两者一起形 成了将要入射眼睛40的光场信息。
[0048]在本公开中，对空间光调制器20的类型没有特别的限制，只要能够在其上形成预 定的透射率分布或反射率分布即可。
[0049 ]例如，空间光调制器20可以是微透镜阵列或针孔板。
[0050] 又例如，空间光调制器20还可以是特定的散射图案的薄膜、全息图，等等。
[0051] 作为替代方案，空间光调制器20还可以是液晶屏。液晶屏可以包括多个调节像素， 每个调节像素的透射率或反射率能够被独立调节，从而能够形成预定的透射率分布或反射 率分布。因此，空间光调制器20可以采用各种透射式液晶屏或反射式液晶屏，只要其上各个 位置处的透射率或反射率能够被调节即可。例如，空间光调制器20可以采用LC 〇S(LiqUid Crystal on Silicon，即液晶附娃，也叫娃基液晶，是一种基于反射模式、尺寸非常小的矩 阵液晶显示装置），还可以采用DMD(Digital Micro mirror Device，数字微镜器件，由美国 德州仪器公司开发的一种极小的反射镜）。
[0052]要注意的是，当空间光调制器20是液晶屏时，可以实时且方便地变动其上的透射 率分布或反射率分布，并且其上的透射率或反射率的数值不必限于〇或1，而是可以为〇和1 之间的任何值(包括0和1)。在这种情况下，显示器10和空间光调制器20两者都可以被用于 显示图像内容。因此，相比于上述的其它类型，当空间光调制器20是液晶屏时，能够更灵活 且方便地调节将要入射眼睛的光场信息。
[0053]在本公开的显示装置1中，显示器10上的第一图像与空间光调制器20上的透射率 分布或反射率分布被设定（即入射眼睛的光场信息被设定），以使得从空间光调制器20出射 的出射光在眼睛40的视网膜处的成像EF'具有预定的场曲。例如，如图4所示，对于用户所要 观看的物体CD，相比于通过前述常规眼镜所会形成的像EF，通过本公开的显示装置1所形成 的像EF'具有预定的场曲，从而使得视轴外的周边部分的成像点基本上位于用户眼睛视网 膜上，即，使得视网膜的周边部分上基本上成像清晰。这样，本公开的显示装置1能够有效地 延缓用户眼睛像差的进展和/或缓解视疲劳症状。
[0054] 顺便提及的是，这里，术语"基本上"的含义对于本领域技术人员而言应该是显而 易见的。例如，其并不要求视轴外的周边部分的成像点都精确地在用户眼睛视网膜上或者 视网膜的周边部分上每一点处都成像非常清晰;而是，其允许存在一定的偏差范围，并且本 领域技术人员根据实际的需要和限制能够容易地确定该偏差范围。例如，所述偏差范围可 以是土f5D(屈光度）、±2D或±1D等。这类似地适用于下文中的术语"基本上"的含义。
[0055] 另外，顺便提及的是，为了更有效地延缓用户眼睛像差的进展和/或缓解视疲劳症 状，例如，当眼睛40是近视眼时，所述预定的场曲可优选使得视轴外的周边部分的成像点进 一步位于视网膜内侧；而当眼睛40是远视眼时，所述预定的场曲可优选使得视轴外的周边 部分的成像点进一步位于视网膜外侧。
[0056]下面将简要解释本公开的光场显示装置的原理。
[0057] 在文献"Eyeglasses-free Display:Towards Correcting Visual Aberrations with Computational Light Field Displays"，Fu_Chung Huang，Gordon Wetzstein， Brian A.Barsky and Ramesh Raskar,ACM Transaction on Graphics,xx:0,Aug.2014ψ? 对光场投影进行了详细描述。
[0058] 假设视网膜上的水平位置为X，眼睛的瞳孔上的水平位置为u，则光场l(x，u)描述 眼睛内的辐照分布。另外，假设显示装置能够发射包含屏幕面上的空间变化x d和瞳孔面上 的角变化Ud的光场，则可以将进入眼睛的辐照分布模拟为光场ld(x d，ud)。另外，可以模拟眼 睛中的折射和像差，使得xd = Φ (X，u)。
[0059] 根据标准的光线传输矩阵表示法，可以将入射在视网膜上的光线和屏幕所发射的 光线之间的映射模拟成视网膜与瞳孔之间的传输距离D e、焦距为f的透镜的折射、以及瞳孔 与屏幕之间的传输距离〇°的组合效果，如下式(1)所示。
[0060] ⑴
[0061] 这里
其表示眼睛的像差。要注意的是，由于式（1)仅考虑了眼 睛的焦距f，因此其仅模拟了眼睛的离焦。然而，诸如像散和高阶像差的其它任何像差也能 够被包含在该式中。例如，△的通式可以表达戈
这里W表示眼 睛的除了离焦之外的各种像差。
[0062] 以上描述了视网膜光场投影。当要将光场呈现给用户以使其接收到所希望的视网 膜投影时，就涉及到逆光场投影。
[0063]这时，假设观看距离、瞳孔尺寸以及其它参数等是一定的，则可通过下式（2)来求 解出要发射的光场： _]
(2)
[0065]这里，I是目标图像，P表示显示装置所发射的光场到视网膜上的投影，并且N表示 发射的光线的数量。可以通过本领域已知的各种方法来求解式(2)，例如，可以通过使用标 准的非负线性求解程序等来求解式(2)。
[0066]由以上描述可知，当观看距离、眼睛像差等参数一定时，如果给定了希望在用户眼 睛的视网膜处接收到的图像(例如，具有预定的场曲的图像，从而至少使得该图像的周边部 分基本上位于视网膜上，g卩，使得视网膜的周边部分上基本上成像清晰），则可以反向求解 出需要呈现给用户眼睛的入射光场。
[0067] 在本公开中，如前所述，通过显示器10和空间光调制器20来构成光场显示装置，以 发射所需要的入射光场。
[0068]如图5所示，对于光场显示装置所呈现的一个示例性像点Q(这里，Q被例示为虚像 点），其强度数据等于形成该像点Q的所有出射光的光线强度数据之和。在图5所例示的透射 液晶屏式的空间光调制器20的情况下，每束出射光的光线强度数据等于发出该出射光的显 示器10上的显示像素的光强度^与透射该出射光的空间光调制器20的调节像素的透射率 yi 的乘积。仅仅作为示例，在图5中，出射光的数量为4。此时，可通过下式(3)来表示像点Q的强 度数据IQ:
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