ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОПТИЧЕСКОГО МОДУЛЯ ОЧКОВ ДОПОЛНЕННОЙ РЕАЛЬНОСТИ

Иванюк А.А. Проектирование оптического модуля очков дополненной реальности // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2020. Т. 20. № 5. С. 642–648. doi: 10.17586/2226-1494-2020-20-5-642-648

Предмет исследования. Рассмотрен метод проектирования оптического модуля очков дополненной реальности, который содержит полупрозрачный светоделительный элемент, позволяющий наблюдать реальные предметы с наложенным дополнительным виртуальным изображением (OST HMD — optical see-through head-mounted display). Центральным элементом оптического модуля является призма, позволяющая видеть одновременно два канала: картину реального мира и наложенное на нее виртуальное изображение. В результате создается изображение дополненной реальности. Рассмотрена функциональная схема оптического модуля с введенной системой слежения за взглядом. Метод. Выполнена оптимизация поверхностей призмы, а также их наклонов и взаимного расположения при помощи Zemax OpticStudio. В основе оптимизации лежит идея использования поверхностей свободной формы, позволяющая уменьшить габариты, увеличить поле зрения и повысить качество изображения. Основные результаты. Приведены начальные параметры оптического элемента, а также алгоритм оптимизации поверхностей свободной формы, позволяющие получить сравнительно широкое поле зрения (54° по диагонали), компактность и высокие параметры качества изображения. Практическая значимость. Результаты работы могут найти применение при проектировании и разработке очков дополненной реальности в различных областях, например: медицине, дистанционном образовании, оборонной промышленности, спорте, маркетинге.

1. Иванюк А.А. Производство оптического модуля очков дополненной реальности методом литья под давлением // Инновации. Наука. Образование. 2020. № 14. C. 579–589.

2. Tractica research. Smart augmented reality glasses. 2018 [Электронный ресурс]. URL: https://tractica.omdia.com/research/smart-augmented-reality-glasses/ (дата обращения: 30.06.20)

3. Fournier F.R., Cassarly W.J., Rolland J.P. Fast freeform reflector generation using source-target maps // Optics Express. 2010. V. 18. N 5. P. 5295–5304. doi: 10.1364/OE.18.005295

4. Cheng D., Hua H., Wang Y. Optical see-through free-form head-mounted display. Patent US20140009845A1. 2014.

5. Droessler J.G., Fritz T.A. High brightness see-through head-mounted display. Patent US6147807A. 2000.

6. Handbook of Plastic Optics / ed. by S. Bäumer. Wiley-VCH, 2005. P. 98–202. doi: 10.1002/3527605126

7. Bajura M., Fuchs H., Ohbuchi R. Merging virtual objects with the real world: seeing ultrasound imagery within the patient // ACM SIGGRAPH Computer Graphics. 1992. V. 26. N 2. P. 203–210. doi: 10.1145/142920.134061

8. Rolland J.P., Biocca F., Hamza-Lup F., Ha Y., Martins R. Development of head-mounted projection displays for distributed, collaborative, augmented reality applications // Presence: Teleoperators and Virtual Environments. 2005. V. 14. N 5. P. 528–549. doi: 10.1162/105474605774918741

9. Hua H., Brown L.D., Zhang R. Head-mounted projection display technology and applications // Handbook of Augmented Reality. Springer, 2011. P. 123–155. doi: 10.1007/978-1-4614-0064-6_5

10. Sisodia A., Bayer M., Townley-Smith P., Nash B., Little J., Cassarly W., Gupta A. Advanced helmet mounted display (AHMD) // Proceedings of SPIE. 2007. V. 6557. P. 65570N. doi: 10.1117/12.723765

11. Русинов М.М. Техническая оптика. Л.: Машиностроение, 1979. С. 20–22, 401–419.

12. Русинов М.М. Композиция оптических систем. Л.: Машиностроение, 1989. С. 88–98.

13. Hazlett R.D. Fractal applications: Wettability and contact angle // Journal of Colloid and Interface Science. 1990. V. 137. N 2. P. 527–533. doi: 10.1016/0021-9797(90)90425-N

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License