近期,研究院微纳光学新一代显示研发中心(以下简称“中心”)在微显示与近眼显示领域持续取得多项进展。
学术突破:Holo-Pancake全彩多深度全息近眼显示成果发表于《Optics Express》
由湖南大学、湖南大学粤港澳大湾区创新研究院、西湖光电研究院、昆明理工大学现代信息光学云南省重点实验室等单位合作完成的研究成果《Full color multi-depth holographic pancake display》被国际知名光学期刊《Optics Express》正式接收发表。该工作提出并验证了一种融合计算全息(CGH)、Pancake折叠光学与神经网络优化的集成式Holo-Pancake近眼显示系统,为下一代轻薄化、全彩、多深度、可透视VR/AR显示开辟了新的技术路径。
中心设计了面向相位型全息图生成的复值自注意力神经网络CGRSANet,将计算全息重建、Pancake折叠光学和初步光学透视(OST)功能融合到统一框架中:首先由神经网络根据RGB-D图像生成相位型全息图,再通过空间光调制器(SLM)和角谱传播实现多深度全息重建,最终由Pancake光学模组将重建图像传递至出瞳位置,完成紧凑近眼显示。光学实验结果表明,该系统能够实现全彩二维图像重建和多深度三维图像重建,并通过Pancake折叠光路实现近眼显示,充分验证了多深度CGH重建图像接入Pancake光学系统的可行性。

图1 Holo-Pancake系统原理示意图:(a)样机系统原理图;(b)Pancake光路示意图;(c)计算全息图生成示意图。
工程进展:40°AR微型投影光机完成初步集成与装调优化
中心持续推进40° AR微型投影光机的研发与装调工作,已完成光学元件、结构组件及显示模组的初步集成,并围绕光路对准、成像清晰度、视场角及系统稳定性开展多轮调试与检测。通过对关键装调参数和结构方案的持续优化,样机整体成像效果与装配一致性得到进一步提升,为后续性能验证、系统定型及产品化应用奠定了良好基础。

图2 AR微型投影光机装调检测数据(FOV、MTF及畸变等关键指标测试)。
能力建设:双目AA装调检测系统完成搭建与基础联调
中心已完成双目AA(Active Alignment)装调检测系统的搭建与基础联调。该系统可用于双目光学模组的主动对准、装调及性能检测,能够提升左右眼光学系统在位置、姿态和成像一致性方面的装调精度。系统的建成将为后续双目AR光机模组的研发验证、批量装调及性能优化提供重要支撑。

图3 双目AA装调检测系统实物图。
围绕8K立体显示、AR/VR应用、光波导器件及影像处理等方向,中心及合作单位持续加强知识产权布局,多项发明专利已公开或获授权,为后续技术转化和产品落地提供了坚实的专利支撑。中心将持续迭代优化SLAMGlass智能眼镜原型机。
从Holo-Pancake的前沿学术探索,到40° AR微型投影光机的工程样机迭代、双目AA装调检测系统的搭建联调,再到SLAMGlass智能眼镜的产品化推进,中心在微显示与近眼显示领域正形成从基础研究、算法创新到系统集成、量产装调与产品迭代的完整能力链条。未来将继续围绕光效提升、系统稳定性、成像一致性、批量装调工艺和产品轻量化等关键问题持续攻关,加速推动相关技术向产品化应用转化。

图4 SLAMGlass智能眼镜。
来源 | 微纳光学新一代显示研发中心
编辑 | 侯起超 许升嫄 冉娇娇 杨昕 王心怡
责编 | 刘楚玲