SBIR Phase I: Subtractive-waveguide based Display for Augmented Reality Smart Glasses using Spatial-temporal Multiplexed Single-CMOS Panels
SBIR 第一阶段:使用时空复用单 CMOS 面板的基于减法波导的增强现实智能眼镜显示器
基本信息
- 批准号:2335927
- 负责人:
- 金额:$ 27.5万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2024
- 资助国家:美国
- 起止时间:2024-03-01 至 2025-02-28
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The broader impact of this Small Business Innovation Research (SBIR) Phase I project is the realization of Augmented Reality (AR) displays for smart glasses that can show digital content in the full dynamic range, including the black color. The conventional optical components currently used in AR smart glasses cause the digital content to appear translucent and, hence, lack realism. The proposed work is on developing a display technology that controls per-pixel transparency in the virtual image plane, virtual objects, and 3D holograms for black color. The blocking of light for black-colored parts in a hologram can show as realistic physical objects over the background reality. Using this approach, each display pixel can be made black, semi-transparent, or transparent at a user’s will, making visibility of digital content possible even in direct sun-lit environments.This SBIR Phase I project proposes a holistic display solution for AR smart glasses that consists of three key elements: a spatially-multiplexed Total Internal Reflection–based subtractive-waveguide combiner; a single photo-reflective spatial light modulator (SLM) that is illuminated by two spatially-multiplexed illuminants; and a temporal multiplexing algorithm whereby the two spatially-multiplexed illuminants can be selectively modulated by the SLM during their dedicated sub-frame times. Since pixel-wise transparency control allows hard-edge occlusion, hence the proposed smart spatiotemporal multiplexed approach enables a single display that achieves pixel-wise hard-edge occlusion using only a single silicon display panel, thereby reducing cost and complexity while increasing see-through efficiency and battery life performance. These technological improvements are industry firsts and together allow for addressing a market need for AR devices for outdoor well-lit scenarios.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
这个小企业创新研究(SBIR)第一阶段项目的更广泛影响是实现智能眼镜的增强现实(AR)显示器,可以在全动态范围内显示传统的数字内容,包括目前使用的黑色光学组件。 AR 智能眼镜导致数字内容显得半透明,因此缺乏真实感。拟议的工作是开发一种显示技术,控制虚拟图像平面、虚拟对象和 3D 全息图的黑色阻挡。光的因为全息图中的黑色部分可以在背景现实中显示为真实的物理对象,使用这种方法,每个显示像素都可以根据用户的意愿设置为黑色、半透明或透明,从而使数字内容的可视性成为可能。该SBIR第一阶段项目提出了一种用于AR智能眼镜的整体显示解决方案,该解决方案由三个关键要素组成:基于空间复用全内反射的减法波导组合器;由两个空间复用光源照明的调制器(SLM);以及时间复用算法,其中两个空间复用光源可以在其专用子帧时间期间由SLM选择性地调制,因为逐像素透明度控制允许硬性控制。因此,所提出的智能时空复用方法使得单个显示器能够仅使用单个硅显示面板来实现像素级硬边缘遮挡,从而减少成本和复杂性,同时提高透视效率和电池寿命性能,这些技术改进是行业首创,共同满足了户外光线充足场景的 AR 设备的市场需求。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并被认为是值得的。通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估来提供支持。
项目成果
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