近日來(lái)自微美全息和全息科學(xué)院的研究人員研發(fā)了用于全息AR系統(tǒng)的頭戴顯示器的專利。經(jīng)過(guò)測(cè)試表明,這種用于全息AR系統(tǒng)的頭戴顯示器,能過(guò)夠?qū)崿F(xiàn)全息應(yīng)用所需的沉浸感,而且能夠?qū)㈩^部動(dòng)作數(shù)據(jù)以及外界圖像信息發(fā)送給上位機(jī)。
目前,這項(xiàng)研究已在專利局發(fā)表,專利名稱為《一種用于全息系統(tǒng)的頭戴顯示器(The invention relates to a head-mounted display for a holographic system)》。
一、全息數(shù)據(jù)采集傳輸微顯示器數(shù)據(jù)處理
該研究專利提出的一種用于全息AR系統(tǒng)的頭戴顯示器,實(shí)現(xiàn)全息應(yīng)用所需的沉浸感,而且能夠?qū)㈩^部動(dòng)作數(shù)據(jù)以及外界圖像信息發(fā)送給上位機(jī)。包括全息數(shù)據(jù)采集傳輸模塊和微顯示器模塊,全息數(shù)據(jù)采集傳輸模塊包括圖像傳感器、陀螺儀、加速度計(jì)、藍(lán)牙模塊和處理器,全息數(shù)據(jù)采集傳輸模塊完成對(duì)頭部運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的采集、對(duì)真實(shí)場(chǎng)景的全息圖像信息采集,并將采集到的全息數(shù)據(jù)傳送給微顯示器模塊作進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理。微顯示器模塊包括微控制模塊,作為系統(tǒng)的全息AR數(shù)據(jù)輸出。
二、RSD、平板波導(dǎo)算法技術(shù)實(shí)現(xiàn)沉浸式高清數(shù)據(jù)
該研究采用全息出瞳擴(kuò)展器將全息出瞳進(jìn)行有效的二維擴(kuò)展,在滿足人眼目視要求的同時(shí)提升系統(tǒng)性能并且實(shí)現(xiàn)便攜化。本專利通過(guò)視網(wǎng)膜掃描顯示器(RSD)和半透膜陣列平板波導(dǎo)的全息出瞳擴(kuò)展算法技術(shù),測(cè)算全息出瞳擴(kuò)展的物理規(guī)律,得到了擴(kuò)展全息出瞳的有效動(dòng)態(tài)算法。從光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度測(cè)算出限制全息出瞳的物理機(jī)制。采用衍射積分變換的處理方法對(duì)衍射光柵全息出瞳擴(kuò)展器和微透鏡陣列全息出瞳擴(kuò)展器進(jìn)行算法處理,為全息出瞳擴(kuò)展器的運(yùn)動(dòng)提供數(shù)據(jù)支持。通過(guò)運(yùn)用光學(xué)仿真手段算法建模,動(dòng)態(tài)運(yùn)算六邊形排布單透鏡陣列和雙透鏡陣列的全息出瞳擴(kuò)展軌跡,結(jié)合雙透鏡陣列實(shí)現(xiàn)彩色顯示RSD全息出瞳擴(kuò)展的準(zhǔn)確算法,最終實(shí)現(xiàn)沉浸式高清全息AR數(shù)據(jù)成像。
三、擴(kuò)展場(chǎng)景應(yīng)用市場(chǎng)大
該研究利用頭戴顯示光學(xué)系統(tǒng)將由計(jì)算機(jī)生成,全息AR圖像源輸出的數(shù)字化并且全息成像于使用者視野中,并以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)特定環(huán)境進(jìn)行重現(xiàn)的模擬仿真技術(shù)。本專利沉浸式頭戴AR顯示技術(shù)具有大視場(chǎng)、低功耗、可穿戴、模塊化、立體顯示、自定義程度高等優(yōu)點(diǎn),未來(lái)會(huì)在遠(yuǎn)程醫(yī)療、工業(yè)施工、環(huán)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(yīng)用廣泛。
結(jié)語(yǔ):AR技術(shù)深度融合消費(fèi)市場(chǎng)
全息技術(shù)是未來(lái)智能化發(fā)展的一大趨勢(shì)。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(cè)面。該項(xiàng)技術(shù)可能涵蓋的產(chǎn)品包括便攜式消費(fèi)電子產(chǎn)品(手機(jī)、平板電腦、智能眼鏡和其他可穿戴設(shè)備)、汽車等駕駛艙內(nèi)的顯示設(shè)備,以及其他顯示設(shè)備(投影儀和電視等)。
未來(lái)這樣一款電子設(shè)備,如頭戴式顯示設(shè)備,將擁有一套顯示系統(tǒng),用來(lái)生成圖像;一套擁有有一個(gè)或多個(gè)波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng);以及用于傳遞圖像的輸入和輸出耦合器系統(tǒng)。
頭戴式顯示器與其他類型的顯示一樣都是顯示圖像的設(shè)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(guò)光路調(diào)整焦段從而在短距離向眼睛投射影像。從發(fā)展至今,頭戴式顯示器也逐步向家用市場(chǎng)邁進(jìn),性能也隨之越來(lái)越強(qiáng)大。而最初的頭戴式顯示主要應(yīng)用在軍事與專業(yè)領(lǐng)域,經(jīng)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(lái)改變?nèi)S場(chǎng)景的視點(diǎn)。在民用領(lǐng)域,頭戴式顯示器則會(huì)加入智能系統(tǒng)與移動(dòng)通信功能,可提供與智能移動(dòng)設(shè)備相同的功能,至于是否會(huì)帶領(lǐng)整個(gè)穿戴市場(chǎng)還需等待時(shí)間來(lái)驗(yàn)證。
