近日來自微美全息和全息科學院的研究人員研發了用于全息AR系統的頭戴顯示器的專利。經過測試表明,這種用于全息AR系統的頭戴顯示器,能過夠實現全息應用所需的沉浸感,而且能夠將頭部動作數據以及外界圖像信息發送給上位機。
目前,這項研究已在專利局發表,專利名稱為《一種用于全息系統的頭戴顯示器(The invention relates to a head-mounted display for a holographic system)》。
一、全息數據采集傳輸微顯示器數據處理
該研究專利提出的一種用于全息AR系統的頭戴顯示器,實現全息應用所需的沉浸感,而且能夠將頭部動作數據以及外界圖像信息發送給上位機。包括全息數據采集傳輸模塊和微顯示器模塊,全息數據采集傳輸模塊包括圖像傳感器、陀螺儀、加速度計、藍牙模塊和處理器,全息數據采集傳輸模塊完成對頭部運動數據的采集、對真實場景的全息圖像信息采集,并將采集到的全息數據傳送給微顯示器模塊作進一步的數據處理。微顯示器模塊包括微控制模塊,作為系統的全息AR數據輸出。
二、RSD、平板波導算法技術實現沉浸式高清數據
該研究采用全息出瞳擴展器將全息出瞳進行有效的二維擴展,在滿足人眼目視要求的同時提升系統性能并且實現便攜化。本專利通過視網膜掃描顯示器(RSD)和半透膜陣列平板波導的全息出瞳擴展算法技術,測算全息出瞳擴展的物理規律,得到了擴展全息出瞳的有效動態算法。從光學系統設計的角度測算出限制全息出瞳的物理機制。采用衍射積分變換的處理方法對衍射光柵全息出瞳擴展器和微透鏡陣列全息出瞳擴展器進行算法處理,為全息出瞳擴展器的運動提供數據支持。通過運用光學仿真手段算法建模,動態運算六邊形排布單透鏡陣列和雙透鏡陣列的全息出瞳擴展軌跡,結合雙透鏡陣列實現彩色顯示RSD全息出瞳擴展的準確算法,最終實現沉浸式高清全息AR數據成像。
三、擴展場景應用市場大
該研究利用頭戴顯示光學系統將由計算機生成,全息AR圖像源輸出的數字化并且全息成像于使用者視野中,并以此來實現對特定環境進行重現的模擬仿真技術。本專利沉浸式頭戴AR顯示技術具有大視場、低功耗、可穿戴、模塊化、立體顯示、自定義程度高等優點,未來會在遠程醫療、工業施工、環境模擬、交通指示、虛擬教育、全息通訊、3D打印、輔助駕駛等方面應用廣泛。
結語:AR技術深度融合消費市場
全息技術是未來智能化發展的一大趨勢。而真正的3D的影像,是可以從360°的任何角度觀看影像的不同側面。該項技術可能涵蓋的產品包括便攜式消費電子產品(手機、平板電腦、智能眼鏡和其他可穿戴設備)、汽車等駕駛艙內的顯示設備,以及其他顯示設備(投影儀和電視等)。
未來這樣一款電子設備,如頭戴式顯示設備,將擁有一套顯示系統,用來生成圖像;一套擁有有一個或多個波導的光學系統;以及用于傳遞圖像的輸入和輸出耦合器系統。
頭戴式顯示器與其他類型的顯示一樣都是顯示圖像的設備,通常以眼罩與頭盔的方式將顯示屏貼近用戶的眼前,在通過光路調整焦段從而在短距離向眼睛投射影像。從發展至今,頭戴式顯示器也逐步向家用市場邁進,性能也隨之越來越強大。而最初的頭戴式顯示主要應用在軍事與專業領域,經常搭配陀螺儀和位置跟蹤裝置,以便于追蹤用戶的視角和位置來改變三維場景的視點。在民用領域,頭戴式顯示器則會加入智能系統與移動通信功能,可提供與智能移動設備相同的功能,至于是否會帶領整個穿戴市場還需等待時間來驗證。
