全息技术是如何将VR显示屏缩小到太阳镜大小的

尽管近年来虚拟现实技术取得了所有进步，但目前耳机设计的尺寸和相对不适性仍然是阻碍空间的一个主要因素。即使是今天最小巧舒适的VR头盔，也仍然像是滑雪护目镜和摩托车头盔的混合体，需要巨大的头带才能确保厚重的显示屏突出到离脸几英寸的地方。眼镜风格的虚拟现实显示器的参考设计有点帮助，但它们看起来仍然像蒸汽朋克角色扮演活动中的可乐瓶眼镜(而且启动时提供的视野有限)。

现在，Facebook现实实验室的研究人员正在使用全息胶片制作一种VR显示器原型，看起来不太像滑雪护目镜，而更像是轻型太阳镜。这些显示器的总厚度不到9毫米，而且在视场或分辨率上没有明显的妥协，有朝一日可能会使今天笨重的虚拟现实头盔设计完全过时。

在最新出版的ACM Siggraph论文“用于轻薄虚拟现实的全息光学”中，研究人员Andrew Maimone和Junren Wang详细介绍了他们轻型原型背后的光学原理。薄的关键是一系列平坦的偏振薄膜，它们使用薄煎饼光学的光折叠技术，在小空间内多次反射所显示的图像。

这种设计有效地延长了图像的表观焦距(这是用户视觉舒适性的关键)，而不需要很大的物理空间让光线通过。用来将图像聚焦到眼睛上的全息胶片也消除了对目前耳机中存在的那种笨重的折射透镜系统的需求。

尽管很薄，原型显示器在测试中仍能提供大约90度的水平视野。与微软的Hololens或Magic Leap等薄膜增强现实显示屏相比，这是一个很大的改进，可以与Oculus Rift和Quest等虚拟现实头盔相媲美(但不及HTC Vive和Valve Index等高端头盔)。

由于Facebook的原型显示器使用激光而不是液晶显示器来创建图像，因此很难进行传统的基于像素的分辨率测量。显示器的分辨率也会随着你离中心越远而变化，研究人员称，一旦你离开中心60度视野，就会出现明显的重影。

也就是说，研究人员说，他们原型显示器中心的图像可以清楚地定义外观大小仅略大于1角分的细节。这已经接近人类视觉的20/20极限，在传统的LCD头戴式耳机上，这种细节水平需要高得离谱的像素密度。

虽然这里有很大的潜力，但目前的全息显示原型也有很大的局限性。首先，目前的模式只显示多种深浅不同的绿色内容，产生的效果有点类似于任天堂失败的Virtual Boy游戏的红色3D图像(你可以在Facebook Research的这篇博客文章中看到这种绿色显示的运行视频)。

要获得这种外形的全色图像，还需要集成和叠加红色和蓝色激光，这将需要一些仔细的设计和工程工作。不过，从好的方面来看，这些激光器理论上应该能够提供比目前VR头盔中常见的sRGB LCD显示器更宽的色域。

目前的全息原型还从太阳镜镜架上卸下了除了一个单目显示器之外的所有东西，以防止额外的体积。正如研究人员指出的那样，一个真正便携和实用的显示器将把一对显示模块、一个计算平台、电池、位置跟踪器和所有外部组件集成到一个太阳镜般的框架中。

尽管如此，这里讨论的原型听起来像是未来VR显示器的一个革命性的、完全可行的新方向-一个可以打破虚拟现实目前不舒服外形因素的重大限制的方向。虽然我们距离这种技术发展到任何消费级产品还有很长的路要走，但很高兴看到Oculus的所有者Facebook将最先进的VR显示技术推向了这一领域。