Facebook推出轻薄VR耳机的全息光学

今天的虚拟现实头盔普遍都很大-比眼镜更接近护目镜，即便如此，也比现代滑雪护目镜更大更重。虽然Facebook已经展示了更大、更复杂的Oculus VR头盔的原型，但它毫不掩饰自己对创造可以整天佩戴的轻量级模型的兴趣。现在，它展示了一种专为更薄、更轻的VR头盔设计的全息光学架构，预计这种耳机将出现在未来的“高性能AR/VR”设备中。

Siggraph 2020的一篇题为“用于轻薄虚拟现实的全息光学”的研究论文中讨论了该系统，该系统使用平板薄膜创建的VR显示屏仅比当今典型的智能手机略厚一些。Facebook的“煎饼光学”设计将几层薄薄的全息薄膜与激光投影系统和方向背光相结合，根据设计的复杂程度提供平面图像或体积全息图。根据样机包含多少颜色、照明和对准增强组件，光学系统的厚度范围从11 mm到略低于9 mm。

在可穿戴原型中，每个眼睛显示器的分辨率约为1200 x 1600像素-与目前的VR护目镜相当-视场要么是93度的圆形，要么是92 x 69度的矩形。这与571克重的Oculus Quest的显示规格大致相当，但其外形类似眼镜，总重量不到10克，尽管原型中只有一只眼睛显示。研究人员指出，他们可以削减部件并改变材料，以获得相当于塑料飞行员太阳镜6.6克的重量，但这样做会损害性能。

有一个主要的警告：这项技术还没有做好近期部署的准备。到目前为止，Facebook的研究人员已经有了三个原型，包括安装在测试台上而不是可穿戴的全彩显示屏，以及两个可穿戴的原型，可以提供运动或静态形式的黑底绿色图像。所有的原型都使用激光LCD照明系统，三激光全色原型显示出闪闪发光的斑点，这需要一个适合静态图像但在显示动态内容时会留下颜色噪声的消光器。研究人员说，除了开发性能更好的定制打孔器外，他们还可以通过添加全息背光或镜头来提供可穿戴的全色原型，但需要更多的工程工作才能实现这一点。

由于今天的大多数VR头盔都使用大而深的镜头系统，更换近眼全息系统可能会将体积缩小75%或更多，尽管处理器和存储等其他组件仍需要安装在内部或以无线方式卸载到单独的外壳中。Facebook的眼镜样式原型的大部分组件都安装在显示屏之外，这意味着它们在现实世界中的实现将更接近Nreal的Light AR眼镜，而不是Oculus Quest，这取决于智能手机或其他设备来创建它们的视觉效果。计划于今年发布的Light重88克，视野52度。

在这个阶段，研究人员认为，与微软的HoloLens 2和Magic Leap 1相比，该系统更接近于提供可行的轻量级VR解决方案，这两款产品受到大约40度视野的限制，远远低于用数字内容填满眼睛所需的范围。随着时间的推移，Facebook的目标是既提供与正常人类视觉相匹配的分辨率，又提供一个大的观看眼框，这样眼睛就可以旋转来查看内容，而不仅仅是盯着一个小窗口。这款耳机可以用于一切用途，从显示虚拟电脑和其他工具的办公室生产力，到Facebook支持的社交和游戏。

Facebook并不是唯一一家致力于混合现实应用的全息光学系统的公司。苹果收购的公司Akonia几年前就在研究解决方案，并寻求为一种视网膜全息投影仪系统申请专利，以及其他XR显示技术。英国初创公司WaveOptics是另一个参与者，得到了中国GoerTek的支持，而三星和索尼则支持DigiLens的薄膜全息波导显示器。作为另一种选择，德国的Fraunhofer已经开发出比传统VR屏幕小得多的微型显示器，可以更接近用户的眼睛，从而将光学系统的体积减少了75%，重量减少了50%。