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基于平板波导的AR眼镜
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    本作品旨在提供一种轻薄、成像效果优良的增强现实(Augmented Reality, AR)眼镜光学解决方案,实现了自然环境与大视场虚拟信息的融合。系统通过全彩LED光源和微显示LCoS芯片组合生成包含虚拟图像信息的光线,借助自由曲面、棱镜等光学器件将光线耦合至阵列平板光波导内,实现全内反射无损耗传输。最后,虚拟图像的光线经过多层特殊光学薄膜折反射,与外界透过光波导的光线同时进入人眼,即可使佩戴者观看到图像源所显示的虚拟图像与外界实景叠加后的融合图像。
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    随着科技的进步和人们需求的提高,为了达到更好的沉浸式视觉体验,增强现实(Augmented Reality,AR)技术应运而生。由于体积和重量制约头戴式AR显示的应用,一种微型化、轻型化的显示技术成为主要的技术发展方向,浙江大学光电学院郑臻荣教授在“增强现实型虚拟环境研究”课题中提出阵列波导方案。
    平板波导方案融合了棱镜方案和自由曲面方案的优点,利用多层反射面拓展了出瞳面积,在保证大视场角的前提下进一步减小了光学系统的体积。通过两块棱镜紧密排列折叠光路,并采用自由曲面设计替代复杂的透镜组合,达到了精简光学系统、降低系统重量的效果。此外,我们引入倾斜的平板波导设计,并通过精确镀膜,为平板波导中各个反射面镀上不同反射率的光学薄膜,进一步扩大了视场角和出瞳,减小了镜片厚度,使虚拟图像亮度均匀,同时消除了重影、鬼像等平板波导中普遍存在的问题。
    我们的作品以平板波导方案为基础,本作品的光学系统俯视图如下:

 

图1 AR眼镜光学系统俯视图

    该AR眼镜通过突破虚实融合渲染、真三维呈现、实时定位注册、适人性虚拟现实技术等一批关键技术,可形成高性能真三维显示器、智能眼镜、动作捕捉和分析系统、个性化虚拟现实整套装置等具有自主知识产权的核心设备。基本形成虚拟现实与增强现实技术在显示、交互、内容、接口等方面的规范标准。在工业、医疗、文化、娱乐等行业实现专业化和大众化的示范应用,培育虚拟现实与增强现实产业。我们与亮亮视野公司合作,使AR眼镜商品化,并立足于AR智能硬件,通过AR技术驱动下的“第一视角交互”,实现多维度的连接、认知与协同。具体到行业表现为,助力安防、工业、医疗等行业智能化升级,为用户提供远程指导、一体化指挥等场景下的软硬一体化平台。

    2016年郑州铁路警方使用亮亮视野警务智能眼镜,两天内抓捕在逃人员七人。

图2 基于平板波导的AR眼镜产品

图3 我们的AR眼镜助力警务


    在该领域中,团队目前发表三篇一作TOP论文,四篇一作EI论文,一篇二作TOP论文,以及数篇专利。