東京大學等組成的研究團隊開發出了讓在現實世界疊加數字影像的AR（增強現實）眼鏡更輕更薄的技術。該技術利用控制光傳播方向的繞射光學元件與透明導光板，即使頭部轉動，也能將投影機投射的影像穩定顯示在眼前。AR眼鏡輕量化後，將減輕運動或長時間使用所導致的疲勞，有望獲得更廣泛的應用。
將控制光傳播方向的繞射光學元件與透明導光板相結合，實現AR眼鏡的輕量化
近年來，AR眼鏡以及用於VR（虛擬實境）設備的VR護接目鏡和VR眼鏡越來越受歡迎。將智慧型手機對準風景即可顯示精靈的遊戲《寶可夢GO》，便是AR技術的一種應用。微軟的HoloLens以及Meta發佈的Orion試作機型等，均為AR產品的實例。
然而，若將數字影像的光源或電池內置到眼鏡中，便會導致重量增加。東京大學研究生院資訊學環的伊藤勇太特任副教授（資訊科學領域）介紹說，與重量通常低於50克的普通眼鏡相比，當前的AR眼鏡重量約為其2倍左右，因此在佩戴舒適度和性能提升方面存在瓶頸。研究團隊認為，若應用投影技術從外部環境向眼鏡投射影像，便可省去電池等電源設備，從而實現輕量化。
不過，從外部投影的方法存在頭部移動時投影的影像會出現延遲、以及如果視線與正前方的角度偏移5度，就會出現影像消失的問題。針對這些問題，研究團隊採用了可根據眼鏡位置和朝向調整投影方向與焦距的球形標記物，並設計了一種能伴隨標記物的移動調整透鏡與反射鏡角度的機制。
研究團隊試作的AR眼鏡（左）。以兩個球體作為標記物，專用投影機（右）會根據標記物的移動調整透鏡與反射鏡的角度，並投射影像。AR眼鏡本體無需內置電池等部件。
此外，若眼鏡太厚，佩戴舒適度會變差。伊藤特任副教授開發出一種以眼鏡接收影像的繞射光學系從側面投射投影影像，能夠將光高效傳導至特定方向的透明導光板進行顯示的技術。即使頭部偏移20～30度，仍可看到影像。
雖然接收光線並從側面投射影像的繞射光學系部分還需要小型化，顯示接收影像的導光板已經與普通眼鏡薄度相當
伊藤勇太特任副教授表示，通過外部接收影像實現輕量化的薄型AR眼鏡，「在外部環境中部署多臺投影機投射影像，可使現有AR眼鏡因佩戴疲勞而難以長時間進行的、佩戴著眼鏡開展活動的作業成為可能。」
具體而言，該技術可設想用於在工廠邊查看操作指南邊作業、健身時參照示範動作等進行鍛鍊、在美術館等地如聆聽語音導覽般地一邊觀看解說一邊鑑賞作品等用途。
本研究由大阪大學、位於東京都品川區的VR服務企業Cluster的元宇宙研究所以及英國倫敦大學學院（UCL）共同開展，並已在2025年3月召開的VR/AR國際學術會議「IEEE VR 2025」上發表。
原文：JST Science Portal 編輯部
翻譯：JST客觀日本編輯部
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東京大學新聞稿「無需電源的新一代AR顯示技術」
通過試製AR眼鏡觀看外部環境傳送影像的演示影片
