增強現實（AR）顯示的案例
增強現實抬頭顯示AR-HUD
增強現實抬頭顯示（AR-HUD）可以將當前車身狀態、障礙物提醒等信息3D投影在前擋風玻璃上，并通過自研的AR-Creator算法，融合實際道路場景進行導航，使駕駛員無需低頭即可了解車輛實時行駛狀況。結合DMS系統，可以實現眼動追蹤功能。使駕駛更安全的同時，提高了產品的交互性。
產品功能
車輛信息顯示
導航信息顯示
車道線、障礙物提醒
車內觀影
解決方案優勢
防抖算法
大視場角
超遠人眼感知距離
高色域
高分辨率
高亮度
高對比度
什么是增強現實（AR）？
增強現實（AR）是一種將數字信息集成到現實世界中的沉浸式技術。通過具有攝像頭功能的設備，用戶可以同時與其物理空間和計算機生成的內容進行交互。AR能夠在用戶環境的背景下呈現圖像、文本和音頻，并被廣泛用于提高各種應用（如游戲、教育、消費類零售、家居設計和制造等）中的用戶參與度。
增強現實的工作原理是什么？
增強現實依賴于三個主要組件——輸入設備、處理軟件和顯示器，以觀察環境，確定數字信息的相關位置，并實時向用戶呈現協調一致的體驗。
輸入：攝像頭和傳感器可從用戶的物理環境中收集實時數據。傳感器類型包括紅外攝像頭、加速度傳感器、陀螺儀和GPS等。
軟件：對環境數據進行處理和解讀，以確定要部署的正確數字元素以及其在用戶視圖中的放置位置。
顯示器：數字信息被呈現在用戶的視場中，與周圍環境完全集成。顯示器包括眼鏡和頭戴式顯示設備、抬頭顯示器、智能手機、平板電腦和投影儀等。
增強現實的類型
增強現實主要有兩種類型——基于標記的AR和無標記的AR。在基于標記的AR中，物理標記（如二維碼）被用作將虛擬體驗附加到真實對象上的一種簡單方法，而無需對象識別和追蹤。在無標記的AR中，不需要標記。其通過多個傳感器根據顏色、圖案和位置等線索協調信息，以識別環境中的項目。
展開 [NEWSLETTER] 增強現實（AR）波導器件的MTF分析
基于光柵的波導已經開始主導增強和混合現實（AR & MR）領域。這些設備的最終測試是在設備用戶的視網膜處獲得數字仿生圖像的良好重建。性能的這一方面通常通過調制傳遞函數（MTF）來表征，調制傳遞函數（MTF）量化成像系統的分辨率能力。與視野范圍均勻性不同（增強現實小工具的質量的另一個重要度量，因為低均勻性可能導致極其不舒服的頻閃和閃爍效果），MTF對光源的時間相干性特性以及可能演變的任何衍射極其敏感，不僅在到視網膜的最后傳播步驟中（給定的，因為我們正在傳播到焦點中），而且關鍵的是，還有在波導內傳播時發生的衍射（通常由光柵區域邊界處的截斷引起）。
光學建模和設計軟件VirtualLab Fusion提供了完美的工具來應對這些具有挑戰性的設計任務。它的的建模技術所提供的靈活性實現了在單一軟件平臺上互操作性的最大無縫性，光學設計人員每次都能在精度和速度之間取得必要的平衡--模擬的精度和速度都能達到所需的準確性和盡可能快。
如果你仍然需要說服力，請繼續看看下面的例子！
用于AR應用的復雜波導器件中MTF分析的精度-速度平衡控制
在這個用例中，我們展示了光源的時間相干性和衍射是如何影響光在波導內傳播的。當表征基于光柵波導的PSF和MTF以用于AR和MR領域時，必須在模型中考慮這些影響。
光波導的構造
可以使用光導組件及其靈活的區域定義在VirtualLab Fusion中設置帶有耦合光柵的光波導。
展開 一期一會 | 什么是增強現實（AR）？
增強現實（AR）是一種將數字信息集成到現實世界中的沉浸式技術。通過具有攝像頭功能的設備，用戶可以同時與其物理空間和計算機生成的內容進行交互。AR能夠在用戶環境的背景下呈現圖像、文本和音頻，并被廣泛用于提高各種應用（如游戲、教育、消費類零售、家居設計和制造等）中的用戶參與度。
增強現實的工作原理是什么？
增強現實依賴于三個主要組件——輸入設備、處理軟件和顯示器，以觀察環境，確定數字信息的相關位置，并實時向用戶呈現協調一致的體驗。
輸入：攝像頭和傳感器可從用戶的物理環境中收集實時數據。傳感器類型包括紅外攝像頭、加速度傳感器、陀螺儀和GPS等。
軟件：對環境數據進行處理和解讀，以確定要部署的正確數字元素以及其在用戶視圖中的放置位置。
顯示器：數字信息被呈現在用戶的視場中，與周圍環境完全集成。顯示器包括眼鏡和頭戴式顯示設備、抬頭顯示器、智能手機、平板電腦和投影儀等。
增強現實的類型
增強現實主要有兩種類型——基于標記的AR和無標記的AR。在基于標記的AR中，物理標記（如二維碼）被用作將虛擬體驗附加到真實對象上的一種簡單方法，而無需對象識別和追蹤。在無標記的AR中，不需要標記。其通過多個傳感器根據顏色、圖案和位置等線索協調信息，以識別環境中的項目。
展開 
增強現實（AR）波導器件的MTF分析
基于光柵的波導已經開始主導增強和混合現實（AR & MR）領域。這些設備的最終測試是在設備用戶的視網膜處獲得數字仿生圖像的良好重建。性能的這一方面通常通過調制傳遞函數（MTF）來表征，調制傳遞函數（MTF）量化成像系統的分辨率能力。與視野范圍均勻性不同（增強現實小工具的質量的另一個重要度量，因為低均勻性可能導致極其不舒服的頻閃和閃爍效果），MTF對光源的時間相干性特性以及可能演變的任何衍射極其敏感，不僅在到視網膜的最后傳播步驟中（給定的，因為我們正在傳播到焦點中），而且關鍵的是，還有在波導內傳播時發生的衍射（通常由光柵區域邊界處的截斷引起）。
光學建模和設計軟件VirtualLab Fusion提供了完美的工具來應對這些具有挑戰性的設計任務。它的的建模技術所提供的靈活性實現了在單一軟件平臺上互操作性的最大無縫性，光學設計人員每次都能在精度和速度之間取得必要的平衡--模擬的精度和速度都能達到所需的準確性和盡可能快。
如果你仍然需要說服力，請繼續看看下面的例子！
用于AR應用的復雜波導器件中MTF分析的精度-速度平衡控制
在這個用例中，我們展示了光源的時間相干性和衍射是如何影響光在波導內傳播的。當表征基于光柵波導的PSF和MTF以用于AR和MR領域時，必須在模型中考慮這些影響。
光波導的構造
可以使用光導組件及其靈活的區域定義在VirtualLab Fusion中設置帶有耦合光柵的光波導。
展開 AR | tooz將推出第一款可全天佩戴的增強現實智能處方眼鏡
借助多個高精度自由曲面和一個不可見的光學組合器，該鏡片可以將來自右側太陽穴處單色Micro-LED 顯示器發出的光線傳導進入佩戴者的眼睛內。曲面光波導不僅可以讓用戶在其視野中看到虛擬的興趣圖像，還能無縫集成視力矯正功能。
圖2. ESSNZ Berlin增強現實智能眼鏡可以同時實現增強現實顯示和視力矯正兩種功能(圖片來自tooz 技術有限公司）
可全天使用的領先技術
憑借獨特的SWAP技術，tooz塑造了ESSNZ Berlin增強現實智能眼鏡面向最終消費者的外觀和功能，該技術屬于世界首創，支持用戶獨立更換鏡片以適應屈光度的變化或鏡片樣式的個人偏好。此外，與前幾代產品相比，ESSNZ Berlin更纖薄、更輕，并具有更高的能效，可以滿足終端消費者的全天使用需求。
佩戴者視野中顯示的信息是通過從手機到眼鏡的藍牙連接提供的。在藍牙連接后，眼鏡可推送顯示各種常見的通知，以及天氣、導航、通話、消息傳遞、語音助手等功能。
行業里程碑
通過不斷實現公司的技術路線和里程碑，tooz正在引領處方眼鏡向可穿戴設備的發展。首款具有視力矯正功能的智能眼鏡的推出，凸顯了公司為終端消費市場提供“交鑰匙”解決方案的專業能力。憑借 ESSNZ Berlin增強現實智能眼鏡等現有且久經驗證的參考設計，tooz自己正在作為一個終端品牌慢慢進入高端可穿戴市場。
在AWE USA 2022上首次展示
6月1日開始，tooz將在美國圣克拉拉舉行的AWE USA 2022的743號展位上，首次展示其功能齊全的ESSNZ Berlin增強現實智能眼鏡。6月3日（星期五），tooz的首席執行官兼董事總經理Kai Stroeder博士還將登臺，展示其新一代由光學技術驅動的技術路線圖。
展開 Ansys Zemax | 使用衍射光學器件模擬增強現實 （AR） 系統的出瞳擴展器 （EPE）：第 1 部分
在右側，它顯示了射線的傳播方式以及每個光柵在波導中的排列方式
其他設計
在本文中，我們主要介紹一種具有 3 個一維光柵的 EPE 設計。也可以設計 EPE 波導，并且只設計 2 個光柵 （1D + 2D）。在這種情況下，2D 光柵將是六邊形周期性的，它以六邊形方式移動光線，如下所示。在此設計中，光柵如何改變射線傳播的原理完全相同。與上面討論的設計相比，以下設計的不同之處在于，我們可以使用單個 2D 光柵來代替兩個 1D 光柵。在本系列文章中，我們不會更多地討論這種設計。如果用戶對這種類型的設計感興趣，可以查看這篇文章來了解更多信息： Ansys Lumerical｜帶 1D-2D 光柵的出瞳擴展器。
下一篇預告：Ansys Zemax | 使用衍射光學器件模擬增強現實（AR）系統的出瞳擴展器 （EPE）：第 2 部分
展開 通過在增強現實顯示器衍射光波導中插入光學中間層實現角度選擇性衍射效率增強
摘要 ：整體效率和圖像均勻性是增強現實顯示的重要評判標準。傳統的入射耦合光柵設計僅致力于提高一階衍射效率，卻未考慮光波導中衍射光的多次相互作用，因此存在不足。本研究中，為優化耦合光柵設計，引入了入射耦合表面浮雕光柵的背耦合損耗（BCL），以及到達出射耦合光柵的光功率與入射光功率的比值（定義為波導光效率，OEW）。通過在波導與光柵之間插入中間層，我們展示了一種兼具獨特角度選擇性與高衍射效率的簡單有效的方案。引入區域選擇性氟化鎂（MgF?）中間層后，在 40° 視場角下，優化后的平均波導光效率從 8.02% 提升至 8.34%，其均勻性從 24.83% 提升至 35.02%。
Ansys Zemax | 建立增強現實頭戴式顯示器
增強現實(AR)系統為多道光路的架構和自由曲面(free-from optics)的使用提供了良好的示范。這篇文章說明了如何在序列模式中，使用楔形棱鏡(wedge-shaped prism)和自由曲面建立頭戴式顯示器(HMD)。我們將以三個范例檔案演示不同階段的模型建立。(聯系我們獲取文章附件)
簡介
在設計一個增強現實(augmented reality, AR)透視頭戴式顯示器(OST-HMD)時，我們會針對兩道光路進行優化：微顯示器的投影路徑以及供用戶看見外界的透視路徑。為了達到最佳的AR效果，光學設計者必須確保虛擬圖像和現實景物能正確結合。此技術可被廣泛應用在軍事和醫療輔助等方面。
考慮到實際用途，設計者必須將整個光學系統設計成一個精巧且非侵入式的裝置，同時具備大視角(FOV)和小f-number等優點。這篇文章說明如何使用楔形自由曲面棱鏡和膠合輔助鏡頭(cemented auxiliary lens)建立上述的光學系統。
參考專利
本文的范例參考了專利Patent US 2014/0009845 A1的設計。
在范例檔案中，我們針對各表面大量的運用了傾斜(tilt)和偏心(decenter)技巧。在下方的示意圖中，我們可以看到系統使用自由曲面棱鏡(FFS prism)和膠合輔助鏡頭(cemented auxiliary lens, 圖中黃色部分)這兩個光學組件改變入射光的行進方向。FFS的使用增加了設計的自由度，使系統可使用較少的光學組件達成目的，大幅減少裝置的重量。另一方面，膠合輔助鏡頭(cemented auxiliary lens)可有效修正畸變，改善透視影像的質量。
下圖參考自專利并稍加修改。
設計方針
OST-HMD包含了兩個光學組件：1)楔形FFS棱鏡 和 2) 膠合輔助鏡頭。
展開 在 Zemax OpticStudio 中建立增強現實頭戴式顯示器
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增強現實(AR)系統為多道光路的架構和自由曲面(free-from optics)的使用提供了良好的示范。這篇文章說明了如何在序列模式中，使用楔形棱鏡(wedge-shaped prism)和自由曲面建立頭戴式顯示器(HMD)。我們將以三個范例檔案演示不同階段的模型建立。
簡介
在設計一個增強現實(augmented reality, AR)透視頭戴式顯示器(OST-HMD)時，我們會針對兩道光路進行優化：微顯示器的投影路徑以及供用戶看見外界的透視路徑。為了達到最佳的AR效果，光學設計者必須確保虛擬圖像和現實景物能正確結合。此技術可被廣泛應用在軍事和醫療輔助等方面。
考慮到實際用途，設計者必須將整個光學系統設計成一個精巧且非侵入式的裝置，同時具備大視角(FOV)和小f-number等優點。這篇文章說明如何使用楔形自由曲面棱鏡和膠合輔助鏡頭(cemented auxiliary lens)建立上述的光學系統。
參考專利
本文的范例參考了專利Patent US 2014/0009845 A1的設計（https://patents.google.com/patent/US20140009845）。
在范例檔案中，我們針對各表面大量的運用了傾斜(tilt)和偏心(decenter)技巧。
展開 [VirtualLab論文] 通過在增強現實顯示器衍射光波導中插入光學中間層實現角度選擇性衍射效率
摘要：整體效率和圖像均勻性是增強現實顯示的重要評判標準。傳統的入射耦合光柵設計僅致力于提高一階衍射效率，卻未考慮光波導中衍射光的多次相互作用，因此存在不足。本研究中，為優化耦合光柵設計，引入了入射耦合表面浮雕光柵的背耦合損耗（BCL），以及到達出射耦合光柵的光功率與入射光功率的比值（定義為波導光效率，OEW）。通過在波導與光柵之間插入中間層，我們展示了一種兼具獨特角度選擇性與高衍射效率的簡單有效的方案。引入區域選擇性氟化鎂（MgF?）中間層后，在 40° 視場角下，優化后的平均波導光效率從 8.02% 提升至 8.34%，其均勻性從 24.83% 提升至 35.02%。
AR/VR 顯示畫質失真？OAS百葉窗波導案例破難題
百葉窗波導案例分析
簡介
百葉窗波導作為一種創新的光學結構，在增強現實（AR）顯示、集成光學系統以及光信號處理等領域展現出巨大的應用潛力。OAS 光學軟件憑借其強大的光學建模與仿真分析能力，成為研究百葉窗波導光學特性的理想工具。
案例設置與操作
參數配置
深入分析光束通過棱鏡進入波導內部后的傳輸與分束特性。在案例設計中，構建了包含入射光源、棱鏡、波導板以及鍍膜葉片陣列的完整百葉窗波導光學系統。具體參數設置如下：
入射光源選用波長為 532nm 的單色光源，該波長在光學顯示與光通信領域應用廣泛；棱鏡采用特定角度和折射率設計，以確保光束能夠高效耦合進入波導板；波導板選用光學性能優良的材料，其厚度、折射率等參數依據實際應用需求進行精確設定；鍍膜葉片采用多層膜系結構，通過優化膜系材料與厚度參數，實現對光線的特定分束效果。同時，對鍍膜葉片的排列方式、間距等幾何參數進行精細設計，以調控光在波導板內的分束傳播路徑。
仿真過程
在 OAS 光學軟件中完成百葉窗波導系統的建模與參數設置后，啟動仿真計算。仿真過程嚴格遵循光的傳播理論，精確模擬光束在各光學元件中的傳輸行為。
通過仿真，得到了光束在波導板內的傳輸路徑、光強分布以及通過鍍膜葉片分束后的光場特性。
（百葉窗波導的實體模型圖）
（百葉窗的三維追跡圖）
（百葉窗的探測器結果圖）
總結
本案例借助 OAS 光學軟件成功實現了對百葉窗波導系統的高精度仿真與深入分析，清晰呈現了光束在波導板內的傳輸與分束過程，驗證了 OAS 軟件在研究復雜光學結構方面的有效性與可靠性。通過仿真結果分析，為百葉窗波導的優化設計提供了具體的改進方向。
展開 超構光學與 AR 的深度融合 | 攻克 VAC 與眼動范圍難題
原文信息
原文標題：“Three-dimensional varifocal meta-device for augmented reality display”
第一作者：宋昱舟，袁家琪，陳欽杪，劉小源 ，周寅，程家洛，肖淑敏*，陳沐谷*，耿子涵*
背景
在科技領域，增強現實（AR）顯示技術因融合真實與虛擬場景的能力，成為研究與產業發展焦點。然而，其在實際應用中存在諸多技術難題，其中調節輻輳沖突（VAC）和有限的眼動范圍（eyebox）問題尤為突出。
眼動范圍是衡量近眼顯示設備性能的關鍵指標，直接影響用戶觀看畫面的完整性與視覺體驗的舒適性、連續性。當前主流的焦點動態控制與瞳孔追蹤技術，多依賴機械運動部件或多層液晶全息元件，導致系統結構復雜、體積龐大，無法滿足 AR 設備輕量化、便攜化的發展需求。因此，研發兼具動態焦距調控能力與緊湊結構的新型光學元件，是推動 AR 顯示技術革新的核心。
引言
本研究的突破性創新在于實現了超構光學（光學 / 光子學）與增強現實顯示技術的深度交叉融合，成功研制出一款具備三維動態調焦功能的超構光學元件。研究團隊另辟蹊徑，將前沿的超構表面（metasurface）技術、莫爾（Moiré）理論以及離軸菲涅耳透鏡（off - center Fresnel lens）相位輪廓設計有機結合，提出了一種無需復雜機電控制系統即可實現焦點精準動態調節的全新光學設計方案。
研究主題
研究團隊設計制備了由三個級聯超表面構成的集成化超構光學元件。通過精確設計超表面相位輪廓與相對旋轉角度，實現光束焦點在三維空間的高精度動態調控。相較于傳統方案，該元件大幅優化系統復雜度、厚度與重量，契合 AR 顯示輕量化需求。
展開 微顯 | 臺灣工研院推出AR眼鏡用高分辨率全彩微型LED，可面向制造平臺出售
CINNO Research產業資訊，2022年11月16日，作為臺灣地區最大、世界領先的高科技應用研究機構之一的工業技術研究院（ITRI），近日，推出一款AR智能眼鏡用高分辨率全彩色Micro-LED顯示器。這一創新有助于面板制造商和其他行業參與者的技術升級，它有助于客戶進一步擴展其Micro-LED應用，滿足市場需求并確保下一代增強現實（AR）顯示產品的商機。這款AR眼鏡用高分辨率全彩色Micro-LED顯示器獲得了IT/電氣獎類別的2022 R&D 100獎。
這款AR智能眼鏡用高分辨率全彩色Micro-LED顯示屏具有如下四個重要功能：
高分辨率（>2000 PPI）：其超高分辨率非常適合AR應用。
高亮度（>20000尼特）：Micro-LED顯示屏提供的亮度是目前市場上智能眼鏡的10倍，因此可以在戶外場景中工作。它滿足現有插入式側投影AR引擎的亮度要求，并有可能超過同等OLED基顯示器的性能。
兼容性強（＜0.5英寸）：顯示器和傳感器功能集成在一個緊湊的設計中，使產品看起來更緊湊，更方便系統集成。
低功耗（<1W）：消耗能量不到傳統智能眼鏡的一半，該設備可以在不充電的情況下長時間佩戴。
展開 OLED | 韓國團隊開發出提高OLED發光效率的新技術
基于抗生素的細微結構合成圖示
OLED技術憑借高對比度、豐富的色彩表現、高功率效率等特性，在智能手機、車載顯示屏、增強現實(AR)用顯示屏等多個領域的潛力得到業界廣泛認可。
但是，為了盡可能增加效率，必須經過雙重、三重元件結合或使用單獨的細微圖案基板等復雜的工藝流程。
研究團隊通過合成用于細菌性食物中毒治療及預防的抗生素氨芐西林和電導性高分子，實現了水溶液為基礎的微結構。并且證實了，將其應用于用于顯示元件中，可適用于如有機太陽能電池、鈣鈦礦、量子點光電元件等多種元件上。
元件內部形成的氨芐西林微結構，可有效地回收利用電、光能，使元件自身能夠發光。
研究團隊說明稱，該技術可以減少智能手機、電視等顯示產品的功耗，增加電池使用時間，還可以延長顯示屏本身壽命。
劉承允教授表示：“本次研究展示了在醫療領域使用的抗生素的一種新的用途”，并稱“在顯示工藝中噴墨印刷方式成為話題的情況下，基于水溶液的簡單而新的抗生素混合法將可以應用于多種工藝中。“
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