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增强现实(AR/VR)技术解决二维触摸的局限性

作者:冠创电子 日期:2020/9/10 人气:1

虽然大多数与数字内容的交互仍局限于键盘和二维触摸屏,但增强现实(AR/VR)技术有望摆脱这些限制,获得更多自由。




AR/VR设备也有其自身的缺陷,如由于其立体或基于自动立体的设计,在长时间的使用中容易引起视觉晕动病或其他视觉障碍。一个很有前途的解决方案是将全息或光场技术应用到设备中。然而,这需要更多的光学设备来增加这些设备的尺寸、重量和成本——这些挑战到目前为止阻碍了这些设备取得商业成功。


现在,日本和比利时的一组研究人员已经开始探索全息技术和光场技术的结合,作为一种减少更人性化的AR/VR设备的尺寸和成本的方法。他们将在9月16日至20日于华盛顿特区举行的光学协会(OSA)前沿光学会议上介绍他们的工作。会议的主题之一是虚拟现实和增强视觉,与会的有一位富有远见的演讲者和一系列关于这些主题的应邀演讲。


日本国家信息与通信技术研究所的研究员Boaz Jessie Jackin说:“我们周围的物体会以不同的强度向不同的方向散射光线,这取决于物体的特征,包括大小、厚度、距离、颜色和质地。”“经过调制的(散射的)光随后被人眼接收,其特征特征在人脑内部得到重建。”


能够在没有物理对象在场的情况下产生同样调制光的设备被称为真正的三维显示器,包括全息和光场显示器。“忠实地再现该物体的所有特征,即所谓的‘调制’,是非常昂贵的,”杰克说。所需的调制首先通过数字计算,然后由液晶设备(LCD)转换成光信号。然后这些光信号被其他光学元件接收,比如透镜、镜子、光束组合器等等。


附加的光学元件通常是玻璃制成的,它们起着重要作用,因为它们决定了显示设备的最终性能和尺寸。




这就是全息光学元件可以发挥重大作用的地方。“全息光学元件是一层薄的感光材料——想想胶片——它可以复制一个或多个附加光学元件的功能,”Jackin说。“它们既不笨重,也不笨重,可以被改造成更小的形状。”制造它们对我们来说是一个新的挑战,但我们已经找到了解决方案。


记录或制造能够复制玻璃制造的光学元件功能的全息图,需要在记录过程中有该特定光学元件的物理存在。这种记录是一种依靠激光和记录胶片的模拟过程;不使用数字信号或信息。


“记录多个光学元件需要所有的光学元件都出现在记录过程中,这使得它变得复杂,在大多数情况下,是不可能做到的,”Jackin说。


该小组决定以数字方式打印/记录全息图,并将解决方案称为“数字设计全息光学元件”(DDHOE)。它们使用全息记录过程,在记录过程中不需要任何光学元件的物理存在,但是所有光学元件的功能都可以被记录。


他说:“我们的想法是用数字计算所有(要记录的)光学功能的全息图,然后用LCD和激光一起光学地重建它们。”“这种重建的光学信号类似于所有这些光学元件一起调制的光。然后用重建的光记录最后的全息光学元件。由于重建的光具有所有的光学功能,记录在感光胶片上的全息图将能够利用这些功能调制光。因此,所需的所有额外光学设备都可以用一层全息胶片代替。


在应用方面,研究人员已经将DDHOE应用于平视光场三维显示器上进行测试。该系统具有通透性,适合于增强现实应用。


Jackin说:“我们的系统使用一种商业上可用的2d投影仪,将一组多视图图像显示在微透镜阵列片上——通常是玻璃或塑料片。”“胶片接收投影仪发出的光线,对其进行调制,在空间中重建三维图像,这样,通过微透镜阵列观看的观众就能感知三维图像。”


他们的方法克服了一个很大的困难,那就是来自2d投影仪的光线发散,必须在射入微透镜阵列之前准直成平行光束



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