孫慶成教授研究團隊技術新突破 光學效率提升500%

【記者林子霞台北報導】中央大學孫慶成教授主導的跨校團隊，在以體積全像光導 AR 眼鏡的光學效率上，實現了9%的光學效率，相較傳統體積全像光導AR眼鏡提升程度超過500%，相較於國際上在2024年使用SRG的最佳數據，也提升了300%。

擴增實境（AR）與混合實境（MR）近眼顯示器的核心目標，是將虛擬影像無縫整合到使用者環境中，同時保持現實世界可見性的透明度以提升沉浸式體驗。要兼顧舒適性、能源效率與資訊安全，光導技術的出瞳擴展（EPE）成為關鍵。EPE能夠提供寬視域，並解決與體積、重量和使用者舒適度的相關挑戰。但一般 EPE 技術的光學效率相對較低，影響市場普及度。

2024年某大型跨國公司利用SRG光導技術，在30°視角下實現了高達1,300 nit/lm(~3%) 的效率，為目前公開最高的光學效率數據。然而，當SRG用作外耦合器時，不僅會導致眼睛發光，而且還有將觀看的影像反射出眼鏡的洩密風險。

在現有技術中，體積全像光導(Volume-holographic-optical-element lightguide, VHOE)擁有最佳的眼發光抑制效應、能使用多工技術擴展視角、影像品質至少達 33 PPD，並具有良好的色彩性能，使得 VHOE成為出瞳擴展光導的最佳選擇之一。但是，VHOE的通過波長會隨輸入角度變化，進而導致能量損失，影響光學效率。

孫慶成教授表示，以中大為主的AR/MR眼鏡跨校團隊已經發展出國際一流的繞射式導光技術，領先國際的技術將會陸續發表。這次針對導光效率的研究就是其中一項重要成果，已發表於光電的頂尖期刊Laser & Photonics Reviews。研究團隊的余業緯教授利用孫慶成教授所創的相位疊加法理論模型，成功推導出適用於 VHOE 的出瞳擴展光導波長分佈之解析解，並由實驗驗證。研究團隊透過具有特徵波長分佈的輸入影像，使每個角度的影像傳遞有顯著的高度光學效率，最後在30° 視角下，實現了9% 的光學效率，提升程度達500%，相較於SRG光導的最佳數據，亦提升達 300%。

余業緯教授指出，這項技術突破不僅顯著提升AR/MR眼鏡的光學能效，還能有效降低電池耗能，延長裝置續航力，為AR/MR設備的實用化與普及奠定堅實基礎。隨著這項技術的進步，AR/MR眼鏡成為隨身裝置將不再是遙不可及的夢想。