新兴空间计算领域的研究人员开发了一款AR原型头显,可基于全息成像将全彩3D移动图像叠加在看似普通眼镜的镜片上。与当今AR头显不同,该原型适合全天佩戴,紧凑、舒适且外形尺寸适配,提供令人满意的3D观看体验。
“AR原型头显在外界看来就像一副日常眼镜,但佩戴者通过镜片看到的是一个充满活力的全彩3D计算图像世界。”空间计算领域专家及电气工程副教授Gordon Wetzstein表示。
Wetzstein和其工程师团队在《自然》杂志上发表的一篇新论文中介绍了这款原型。
他们表示,虽然现在还只是原型阶段,但这种技术可以改变从游戏娱乐到培训教育的各个领域——任何计算图像都可以得以增强或增益佩戴者对周围世界的理解。
“人们可以想象外科医生戴着AR眼镜执行精细/复杂的手术,或者飞机机械师使用它来学习驾驶最新喷气发动机。”Wetzstein领导的斯坦福计算成像实验室博士生Manu Gopakumar表示。
斯坦福大学计算成像实验室博士后研究员、该论文的共同第一作者Gun-Yeal Lee表示:“目前还没有其他AR系统具有可比的紧凑外形或与我们的3D图像质量相匹配。”
为了制作视觉上更令人满意的3D图像,Wetzstein超越了传统的立体方法,转而采用全息术,Wetzstein团队使用人工智能来改善全息图像深度线索;然后,得益于纳米光子学和波导显示技术的进步,研究人员能将全息图投影到眼镜镜片上,而无需依赖笨重的附加光学器件。
通过在透镜表面蚀刻纳米级图案来构建波导,每个镜腿上安装的小型全息显示器以蚀刻图案投射计算图像,这些图案在光线直接传递到用户的眼睛之前在镜片内反射,通过眼镜镜片,用户可以看到现实世界和顶部显示的全彩3D计算图像。
新波导显示技术和全息成像改进的最终成果是逼真的3D视觉体验,这既能让用户在视觉上满意,又不会像早期方法那样感到疲劳。
“全息显示长期以来一直被认为是终极3D技术,但它从未真正实现过重大的商业突破,”Wetzstein说,“也许现在我们拥有了行业多年来一直在等待的杀手级系统。”
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