人妻秘书ol中文字幕星空传媒影视公司|中文字幕人妻中文字幕成人性电影|国产精品美女久久久久久免费亚洲国产精品中文字幕一区久久|中文字幕在线天堂中文字幕一区一区二区三区|91丨九色丨国产熟女a|亚洲国产精品91|91极品国产|色悠悠国产精品|亚洲av一线二线久久性色|9区中文字幕在线,999中文字幕精品,成人久久不卡一区二区三区,国产av专区网站大全

 
Tel：153 2100 2012

Beijing Four Sentences of Heng Qu science and technology Co., Ltd.
北京橫渠四句科技有限公司
AR/VR 近眼顯示的全息技術(shù)
來(lái)源: | 作者:4SHQ | 發(fā)布時(shí)間: 1094天前 | 3923 次瀏覽 | 分享到:
撰稿 | Annicca（英國(guó)愛(ài)丁堡大學(xué)）


增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（簡(jiǎn)稱(chēng)：AR）和虛擬現(xiàn)實(shí)（簡(jiǎn)稱(chēng)：VR）和作為目前大熱的虛擬感官交互科技,，已逐漸滲入娛樂(lè),，教育,，醫(yī)療等行業(yè),。目前實(shí)現(xiàn) AR/VR 技術(shù)的主要平臺(tái)設(shè)備是近眼顯示（Near-eye display,，簡(jiǎn)稱(chēng)：NED）。（拓展 | 《Light: Science & Applications | AR/VR 顯示：新興光學(xué)技術(shù)》）


圖1：AR/VR 藝術(shù)效果圖


NED 是玻璃或護(hù)目鏡式可穿戴顯示設(shè)備,，由微型顯示面板和成像光學(xué)器件組成,，靠近眼睛的微顯示面板發(fā)出的光通過(guò)成像光學(xué)器件進(jìn)行準(zhǔn)直，從而在眼睛可以舒適聚焦的遠(yuǎn)距離處形成虛像,。

作為貼近眼睛的可穿戴設(shè)備,，NED 還需要具有宜佩戴、重量輕,、寬視場(chǎng)和較大眼動(dòng)范圍的特點(diǎn),。在 NED 顯示中,，虛擬圖像與真實(shí)對(duì)象的光學(xué)匹配對(duì)于其所成的像和用戶之間的自然交互非常重要,，目前 NED 已經(jīng)開(kāi)發(fā)了各種光學(xué)器件來(lái)實(shí)現(xiàn) AR/VR NED 滿足這些要求。

然而,，在一般情況下,，用于 NED 的大塊透鏡和反射鏡光學(xué)器件不滿足目前對(duì) NED 所提出的重量和形狀的要求，難以實(shí)現(xiàn)可穿戴和美觀兼?zhèn)?。并?NED 每個(gè)微顯示面板的簡(jiǎn)單二維（2D）圖像將虛像平面固定在一個(gè)特定距離上,，從而阻礙了虛像與真實(shí)場(chǎng)景的精確光學(xué)匹配，導(dǎo)致目前 NED 的穿戴觀看體驗(yàn)不舒適。

近年來(lái),，全息技術(shù)在 AR/VR NED 中的應(yīng)用引起了廣泛關(guān)注,，未解決上述問(wèn)題提供了有效的解決方案。

鑒于此,， 韓國(guó)仁荷大學(xué) Jae-Hyeung Park 與韓國(guó)首爾大學(xué) Byoungho Lee 聯(lián)合,，在 Light: Advanced Manufacturing 上發(fā)表了“Holographic techniques for augmented reality and virtual reality near-eye displays”，介紹了應(yīng)用于 AR / VR NED 的全息技術(shù),，并解釋了 NED 的基本原理和全息 NED 的特點(diǎn),。

研究人員主要說(shuō)明了目前的兩種重要全息設(shè)備對(duì) NED 的技術(shù)支撐，分別為靜態(tài)全息光學(xué)元件和動(dòng)態(tài)全息顯示設(shè)備,。還討論了當(dāng)前的問(wèn)題和最新進(jìn)展,，從而全面回顧了全息技術(shù)在 AR / VR NED應(yīng)用中的研究前景。

作為靜態(tài)光學(xué)元件（holographic optical element,簡(jiǎn)稱(chēng)：HOE）,，全息設(shè)備可以替代傳統(tǒng) NED ,。全息設(shè)備的最大特點(diǎn)就是薄而輕，它所呈現(xiàn)的薄膜狀有助于顯著降低  NED 的整體系統(tǒng)外形尺寸,。同時(shí),，全息元件的多視角和波長(zhǎng)選擇性讓不同功率的光做到空間上的光重疊，使單一元件具有多重光學(xué)功能并實(shí)現(xiàn)了光學(xué)透視能力,。
圖2：靜態(tài)全息元件在NED中的應(yīng)用

作為動(dòng)態(tài)全息設(shè)備（dynamic holographic display devices）,，可以替代傳統(tǒng) NED 的 2D 微顯示面板。作為一種動(dòng)態(tài)器件,，全息顯示模塊可以向用戶的每只眼睛呈現(xiàn)全息三維（3D）圖像,。AR / VR NED的微型顯示面板可以在面板表面再現(xiàn)空間幅度分布，從而呈現(xiàn) 2D 圖像,，而全息顯示可以通過(guò)空間光調(diào)制器 (SLM) 調(diào)制光的幅度或相位來(lái)重建所需 3D 圖像的波前信息,。它所提供的全單眼對(duì)焦線索在提供圖像與真實(shí)物體的精確光學(xué)匹配，同時(shí)滿足舒適觀看的體驗(yàn),，并且不會(huì)出現(xiàn)聚散調(diào)節(jié)沖突 ,。另外，全息顯示的波前重建能力可用于補(bǔ)償 NED 光學(xué)器件的像差,，從而減少 NED 中所需的光學(xué)元件數(shù)量,。另外，它還可以補(bǔ)償眼睛像差,，使視力校正顯示能夠呈現(xiàn)清晰的圖像,，無(wú)需額外的視力校正鏡片。

全息 NED 的優(yōu)勢(shì)使它們對(duì) AR/VR 應(yīng)用具有吸引力,，對(duì)此,，作者介紹了全息 NED 技術(shù)的最新進(jìn)展,。


  眼動(dòng)范圍擴(kuò)大  


一般擴(kuò)大眼動(dòng)范圍的方式有兩種，分別為眼動(dòng)轉(zhuǎn)向和眼眶復(fù)制,。

眼動(dòng)轉(zhuǎn)向通過(guò)動(dòng)態(tài)控制空間光調(diào)制器（SLM）上的激光照射方向,，以控制眼睛前方組合器靜態(tài)光學(xué)元件（HOE）焦點(diǎn)周?chē)纬傻难劭蛭恢谩＜す馐晌C(jī)電系統(tǒng) (MEMS) 反射鏡反射并由靜態(tài)光學(xué)元件(PSHOE) 衍射,，其中記錄了點(diǎn)源陣列,。衍射光從 PSHOE 中選定的點(diǎn)源位置發(fā)散并照亮空間光調(diào)制器（SLM）。在眼動(dòng)轉(zhuǎn)向中,，MEMS 鏡面角度受到控制,，從而在 PSHOE 中選擇不同的點(diǎn)源，從而在相應(yīng)方向上照亮空間光調(diào)制器如圖 3 所示：



圖 3：擴(kuò)大眼動(dòng)范圍的兩種方式
   
眼眶復(fù)制使用靜態(tài)光學(xué)元件（HOE）組合器將生成的垂直長(zhǎng)眼框水平復(fù)制并平鋪在一起,。HOE 組合器用作水平多路復(fù)用凹面鏡,，形成眼眶的三個(gè)復(fù)制品，它們焦點(diǎn)之間的間距被設(shè)計(jì)成使得眼框平鋪而沒(méi)有重疊或間隙,，由此產(chǎn)生的 2D 初級(jí)眼眶陣列可以提供更多眼位,。


  視場(chǎng)延伸  


隨機(jī)相位掩模放置在空間光調(diào)制器（SLM）的共軛平面上，從而將衍射角增加到空間帶寬積（SBP）極限以上,。增加的衍射角會(huì)擴(kuò)大視場(chǎng)范圍,，從而向用戶呈現(xiàn)更大的 3D 圖像。


  中心點(diǎn)全息顯示  


因?yàn)橹行狞c(diǎn)顯示僅在眼睛注視點(diǎn)周?chē)尸F(xiàn)高分辨率圖像,，而以低分辨率顯示外圍區(qū)域,，所以可以通過(guò)減少覆蓋整個(gè)視場(chǎng)所需的像素?cái)?shù)量，以實(shí)現(xiàn)更高效更快捷的操作,。


  散斑減少技術(shù)  


散斑是一種顆粒狀的隨機(jī)空間強(qiáng)度波動(dòng),，在全息顯示中，眼睛分辨率點(diǎn)內(nèi)的復(fù)雜場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生干擾,，從而導(dǎo)致散斑噪聲,，從而降低圖像質(zhì)量?？梢允褂秒S機(jī)散斑圖案的時(shí)間平均技術(shù),，在每個(gè)子幀中生成具有不同隨機(jī)相位的相同 3D 圖像，從而創(chuàng)建不相關(guān)的散斑圖案,。這些散斑圖案通過(guò)時(shí)間多路復(fù)用來(lái)平均,，從而降低感知的散斑對(duì)比度。


  基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)真實(shí)感全息顯示  


使用隨機(jī)場(chǎng)景生成器訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),，生成大型訓(xùn)練數(shù)據(jù)集,，從而有助于提高圖像質(zhì)量。這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用復(fù)雜的訓(xùn)練策略,，包括在合成隨機(jī)場(chǎng)景中設(shè)計(jì)的深度分布、具有遮擋能力的全息圖合成算法，以及測(cè)量重建 3D 圖像體積和中間全息圖平面質(zhì)量的損失函數(shù),，通過(guò)以上技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高圖像質(zhì)量重建,。


  論文信息  


Park et al. Light: Advanced Manufacturing (2022)3:9
https://doi.org/10.37188/lam.2022.009




轉(zhuǎn)載 | 先進(jìn)制造 公眾號(hào)

本文編輯 | 趙陽(yáng)