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法国原子能委员会电子与信息技术实验室开发的无镜头光学器件可提升AR性能

发布:HPLSElaser    |    2019-03-04 23:21    阅读:550
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法国原子能委员会电子与信息技术实验室设计出更紧凑的光学系统能够为AR技术的使用者带来更好的体验。图片来源:stock image / 法国原子能委员会电子与信息技术实验室。

法国原子能委员会电子与信息技术实验室是位于法国格勒诺布尔的电子和信息类技术研究机构,是由法国政府资助的法国原子能委员会研究机构的一部分,该机构最近开发了一种增强现实(AR)光学方法,据称能够克服现有AR眼镜的限制。该技术最近在美国旧金山举行的西部光电展上展出,其中涉了及集成光学和全息技术的结合。

在实验室给出的新设计中,透明的视网膜投影装置将光波从玻璃表面引导到眼睛中,并且观察者感知的图像通过光波的干涉形成在视网膜上。在空气中传播的光直到其精确地在视网膜上发生干涉才能形成图像。这与目前的AR方法形成鲜明对比,其中视觉信息通过微显示器以更强的方向性从更靠近眼睛的位置进行传输。通过合适的光学系统变换这些小图像以允许用户在尽可能小的聚焦距离的情况下观看它们,并且合适的光学器件能够将数字图像叠加到观看者对真实环境的视觉上。

法国原子能委员会电子与信息技术实验室将新原理与全息层的使用相结合,能够设计出比现有系统具有更大视野的紧凑型AR眼镜,而透明的视网膜投影设备意味着环境光能够通过用于增强AR应用的设备。在美国西部光电展上论文的主要作者Basile Meynard称:“将光学与全息技术相结合是科学界开发显示应用的最新研究领域,这也是一种想象显示设备更像数据传输系统而不是成像系统的方法。”

该项目在其介绍中指出,该技术中将集成光学与全息术结合到一个新颖的视网膜投影平台的概念,涉及到了硅单氮化物(SiN)波导的光学电路和用于可见波长的像素化全息层。“SiN波导是透明的,允许环境光通过该装置用于增强现实应用,”该团队表示,他们的研究重点是设计适用于采用532 nm波长光的光学电路的元件,其中包括单模波导、弯曲波导、衍射光栅耦合器、多模干涉分离器和定向耦合器等。

“我们的项目从单模波导开始就能够有效地在电路周围传输光线,许多其他组件被设计用于操纵不同位置的光。我们还设计和模拟了用于提取光的组件,例如衍射光栅。我们的设计能够使不同部分的损耗最小化,例如波导弯曲区域等电路部分,以此提高系统的能源效率。”法国原子能委员会电子与信息技术实验室开发的新方法现在需要在商业化阶段进一步开发,但从中长期来看,视网膜投影概念有望支持更紧凑和更高质量的虚拟图像应用,包括类似于现有AR眼镜的用途。

该研究项目建立在法国原子能委员会电子与信息技术实验室现有的经验基础上,开发用于近眼显示器的微显示器,包括OLED和LED技术。最近,该研究所在无机LED显示器制造领域也取得了重大进展。法国原子能委员会电子与信息技术实验室的项目负责人Christophe Martinez表示:“我们的团队不断寻找潜在的颠覆性技术,为未来的新系列显示设备奠定了基础。对视网膜显示器的研究是未来光学解决方案探索的一部分。”

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