AR眼镜比太阳镜还薄,西湖大学实现关键技术突破,科幻场景不再遥远

刘琦
想象一下,有一天,你能够像科幻片里的“钢铁侠”一样,戴上一副轻薄酷帅的眼镜,瞬间就能看到各种相关信息,而视线却丝毫不受阻挡。在西湖大学的实验室里,这些想象正在一步步成为现实。

本文来自文汇网(www.whb.cn),作者 | 刘琦。

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西湖大学国强讲席教授、副校长仇旻戴着概念AR眼镜在发布会现场

想象一下,有一天,你能够像科幻片里的“钢铁侠”一样,戴上一副轻薄酷帅的眼镜,瞬间就能看到各种相关信息,而视线却丝毫不受阻挡。在西湖大学的实验室里,这些想象正在一步步成为现实。

今天,西湖大学国强光学工程讲席教授、副校长以及慕德微纳(杭州)科技有限公司首席科学家仇旻在浙江省科协大楼一楼的科学咖啡馆,向大家展示了一副“神奇”的AR眼镜。

为了进一步改善AR衍射光波导的性能和佩戴体验,团队打破常规,将微纳光学技术实力与完美的材料性质相结合,打造出了一款极致轻薄的碳化硅AR眼镜。这是这副眼镜的第一次公开亮相,也是“极致轻薄无彩虹纹碳化硅AR衍射光波导”这项科技成果的全球首发。

“戴上几乎没有存在感”的AR眼镜

试想一下,一副双目重量只有5.4克、厚度仅0.55毫米的AR眼镜镜片,它几乎和你平时戴的太阳镜一样轻便。

传统的AR眼镜为了实现全彩色显示,通常需要使用多层高折射率玻璃来传导光线,这就导致了镜片厚重且不舒适。然而,得益于碳化硅材料的超高折射率,这项新技术只需单层波导就能完成全彩显示任务。

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发布会现场展示的概念AR眼镜

这种材料不仅使AR眼镜变得极其轻巧,还通过一种超薄封装工艺进一步压缩了整体体积,让人佩戴起来几乎感受不到它的存在。

戴上这副AR眼镜后,你会发现自己仿佛置身于一个全新的世界,因为它们能够在现实环境的基础上叠加清晰广阔的虚拟画面,就好像从一个小窗户换到了一扇大门前一样。

据介绍,单层碳化硅波导理论上能够支持大于50°的全彩成像,相比之下,传统高折射率玻璃由于材料限制,单片能够提供的最大全彩色视场角不超过40度。更大的视场角意味着更好的沉浸感和体验。无论是游戏中的奇幻场景还是工作中的数据可视化,都将带来前所未有的视觉盛宴。

解决“彩虹纹”,用户体验感再上台阶

当我们提到AR眼镜时,很多人可能会担心那些令人分心的彩虹纹现象。这是因为环境光穿过波导表面时会产生衍射效应,形成类似彩虹的效果。不过,在这款采用碳化硅材料制成的AR眼镜中,这个问题得到了完美解决。研究人员通过对波导结构的精确设计,消除了彩虹纹问题,为用户提供了一个干净清晰的画面。

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仇旻发布会现场解答用户提问

传统AR衍射光波导眼镜中,投影光机和传感、计算单元产生的热量堆积会使设备进入过热保护,因此只能显示小面积画面。有别于传统的镜腿散热方法,这款碳化硅AR眼镜利用材料本身的性质,通过特殊设计,创新性地将镜片用于散热,大幅提高了散热效率,AR衍射光波导眼镜全彩全画幅显示不再是奢望。

与以往需要多层波导才能达到全彩效果不同,这款基于碳化硅材料的AR眼镜仅需一片波导就能呈现出丰富多彩的内容,并创新性地解放了衍射光波导对盖板玻璃的需求。这样一来,在实现极致轻薄的基础上,大大简化了工艺流程和加工成本,让更多人能够享受到这项前沿科技带来的便利。

微纳光学助力AR产业发展

AR是Augmented Reality(增强现实)的简称,而AR眼镜就是可以让佩戴者在现实世界的基础上叠加虚拟景象,并通过传感和计算实现虚实融合与虚实互动。

微纳光学,是在微小尺度上对光学现象进行操控的一门新兴学科,它为AR镜片在内的光学器件和技术带来了新的技术方案。

多年来,仇旻教授团队一直深耕于微纳光学领域,在微纳光子学理论、微纳加工与制造、仪器装备等科研方向硕果颇丰。依托多年的科研积累,也为了解决产业需求,科研成果落地在中国(杭州)算力小镇,成立了慕德微纳(杭州)科技有限公司,专注于AR衍射光波导、衍射光学元件、超构光学器件等产品的研发。

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仇旻和团队在实验室

该公司自成立以来,在微纳工艺特别是光波导模板加工方面积累了大量工艺的能力,实现了国内高端纳米压印模板从零到一的技术突破,填补了国内AR产业链的空白。

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