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  • 研究员为AR眼镜设计基于HOEs的高效近红外波导人眼追踪系统

    2021年09月15日(ri) 17:14:10   来源:映维网

      随着(zhe)技(ji)术的(de)进步和成本的(de)降低,AR/VR头显的(de)研究(jiu)人员越感(gan)越兴趣的(de)一个课题是如何利用(yong)眼动(dong)追(zhui)踪(zong),因为相关功能能够允(yun)许(xu)其专注于(yu)提升注视点区(qu)域的(de)图像保真度和对比度,以帮助(zhu)降低计(ji)算功耗,而这(zhei)反过来又能支持更长的(de)续航和更优的(de)形状(zhuang)参数。

      但对于今天(tian)的大多数眼动追踪系统而(er)言,它们要么体积庞大,要么分(fen)辨(bian)率低。所以,社区一直在努力寻找合适的解(jie)决方案。

      能够在薄膜中(zhong)实现(xian)复(fu)杂光(guang)学(xue)功(gong)能的体(ti)全息光(guang)学(xue)元(yuan)件(jian)(HOEs)已被证明(ming)非常(chang)适合AR眼镜(jing)。两(liang)种富有前景(jing)的材料是重铬酸(suan)盐(yan)明(ming)胶(jiao)(DCG)和干法加(jia)工的光(guang)聚合物。然(ran)而,AR系统中(zhong)的传感操作需要750nm至(zhi)900nm范围内的近红外(wai)波(bo)(bo)长。这(zhei)超过了DCG(350至(zhi)550 nm)和光(guang)聚合物材料(450至(zhi)650 nm)的正常(chang)灵敏度范围。在重建波(bo)(bo)长不同(tong)于构造(zao)波(bo)(bo)长时,这(zhei)会产生明(ming)显的像差(cha),所以光(guang)学(xue)元(yuan)件(jian)的设计(ji)变得复(fu)杂起来。

      在(zai)名为(wei)《Design of a waveguide eye-tracking system operating in near-infrared with holographic optical elements的(de)(de)(de)一(yi)(yi)篇文章中,来(lai)自亚利桑那大学(xue)(xue)的(de)(de)(de)研究人员主要介绍(shao)了(le)基(ji)于全(quan)息光学(xue)(xue)元件(jian)的(de)(de)(de)近红外波导人眼追踪系统设计(ji),并设计(ji)了(le)一(yi)(yi)种实验性的(de)(de)(de)全(quan)息耦入透镜(jing),通(tong)过在(zai)0.6mm厚(hou)的(de)(de)(de)玻璃衬底沉积折射率为(wei)1.80的(de)(de)(de)光聚(ju)合(he)物(wu),以校正(zheng)由于重构波长变化而(er)引起的(de)(de)(de)主要像差(cha)。

      另外,为了增加(jia)摄像头视场,团(tuan)队设计并开发了一种具(ju)有五(wu)个光(guang)栅的耦出波导HOEs。

      通过上述方式(shi),研究人员设计出一种高效的近红(hong)外波导人眼追踪(zong)系统。实验证明(ming),所述系统的分(fen)辨(bian)率(lv)达到(dao)∼3 lp/mm。另外,系统在850nm的平均(jun)效率(lv)为(wei)∼15%。如果耦出HOE设计成(cheng)DE为(wei)100%,衍射(she)效率(lv)可以(yi)提高到(dao)100%(由(you)于有限的折射(she)率(lv)调制范围(wei),850 nm仅为(wei)20%)。

      请注(zhu)意(yi),在所述设计(ji),较(jiao)厚的波(bo)导或较(jiao)低(di)的折射率可以增加(jia)波(bo)导中(zhong)的临界(jie)角、减(jian)少(shao)光线反射次数以及减(jian)少(shao)与耦入全(quan)息(xi)图(tu)的重耦合,从而改(gai)善图(tu)像质(zhi)量。

      延伸阅(yue)读(du):Design of a waveguide eye-tracking system operating in near-infrared with holographic optical elements

      但研究人(ren)员同时承认(ren),当前的设(she)计依(yi)然存在(zai)一定的问题,包括鬼(gui)影(ying)和失真(zhen)等等。所以在(zai)接下来(lai)的研究中,团队将继续优化设(she)计并(bing)针(zhen)对挑(tiao)战(zhan)进行不(bu)同的尝试(shi)。

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