2020-09-22 研發反射型變焦元件降低擴增實境暈眩感 交大博士生獲頒Facebook實驗室研究獎

研發反射型變焦元件降低擴增實境暈眩感 交大博士生獲頒Facebook實驗室研究獎
王毓仁(後左二)、指導教授林怡欣(前排左一)與實驗室成員

頭戴式顯示系統為了讓虛擬影像具有立體感,常使用雙眼視差製造3D效果,導致眼球對焦深度不一致帶來的暈眩感。交大光電博士生王毓仁研究將液晶變焦透鏡組合成反射型變焦元件,讓虛擬影像的空間深度可以調變,降低視覺輻輳調節衝突。此一創新研究使他獲頒美國臉書實境實驗室(Facebook Reality Labs)液晶研究獎之白金獎榮譽,為亞洲區唯一獲獎者。

臉書實境實驗室主要發展擴增實境與虛擬實境裝置,今年首度設立液晶研究獎,鼓勵液晶領域和跨學科領域的年輕學子探索AR / VR領域中液晶技術的可能性。申請作品中涵蓋新型液晶材料、AR / VR光學器件和顯示系統等新興研究,考量在AR / VR領域的潛在影響與新穎性,共挑選出來自美洲、歐洲、亞洲共六位傑出的博士生頒贈研究獎。由交大光電所林怡欣教授指導的王毓仁獲頒白金獎與獎金3500美元,為亞洲區唯一代表。

王毓仁的博士論文主攻「任意波型與大孔徑之液晶透鏡」,研究成果包含用空間相位拼接之大孔徑電控變焦液晶眼鏡、自由光學曲面波型之液晶元件以及液晶輔助光學系統。其中獲得臉書實境實驗室青睞的,是王毓仁自2017年起針對擴增實境光學系統的一系列研究設計。

王毓仁表示,一般頭戴式顯示系統為了讓投影出來的虛擬影像具有立體感,常使用雙眼視差製造3D效果,卻也導致眼球對焦深度與雙眼轉動角度不一致後帶來的暈眩感,此現象稱作視覺輻輳調節衝突 (vergence-accommodation conflict; VAC),是目前AR/VR光學系統發展上的技術瓶頸之一。為了解決這個問題,他研究將液晶變焦透鏡組合成反射型變焦元件,不但讓虛擬影像的空間深度可以調變,也重複利用了有限焦距調變範圍的液晶透鏡。

同時解決AR視差暈眩感與視力痛點
此外,AR/VR光學系統的另一個痛點是使用者有視力問題時,眼鏡與裝置無法同時使用,系統也無法針對不同使用者提供視力矯正的度數。因此,他開發大孔徑電控液晶透鏡,以提供近視眼與老花眼所需要之度數,在同一個AR裝置下一併解決視差暈眩感與視力問題兩個光學困難點。

其指導教授林怡欣教授表示,王毓仁自光電系畢業後進入光電所逕讀博士班,是交大一路培養的學生,除了獲頒臉書研究獎,王毓仁今年與美國Google合作,發表全世界第一個平面但具有自由光學曲面波前的電控液晶元件,可修補球面像差與慧差;同時與Google合作提出電控液晶平行板解決VAC的架構,被認為是目前體積最小、厚度最薄的解決方案。從提出創新研究到解決產業問題,王毓仁的優異表現在在展示交大對學生的培養與研究方向接軌國際。