（VRPinea 7月14日訊）Facebook的AR / VR研發(fā)部門Facebook Reality Labs 于近日發(fā)布一項(xiàng)新研究，研究提出了一種結(jié)合全息光學(xué)元件和基于偏振的光學(xué)折疊的全新近眼顯示器。研究人員Andrew Maimon和Junren Wang表示，該方案的VR顯示器和鏡頭，能將二者疊加的厚度直接降為9mm，突破傳統(tǒng)頭顯的體積難題，可真正稱之為“ VR眼鏡”。
同時(shí)，這項(xiàng)研究也展示了更優(yōu)視覺性能的前景：激光照明能為VR顯示器提供更廣泛的顏色范圍，并且在“將分辨率擴(kuò)展到人類視覺極限”方面取得進(jìn)展。
此項(xiàng)技術(shù)究竟意味著什么？接下來就請(qǐng)跟著P君一起深入了解一下吧。
首先，我們要明白為什么在VR技術(shù)日新月異的當(dāng)下，VR頭顯依舊笨重。
目前大多數(shù)VR顯示器都有一個(gè)共同的光學(xué)元件：由一個(gè)厚厚的、彎曲的、及玻璃或塑料組成的簡(jiǎn)單折射透鏡。和攝像機(jī)的原理類似，鏡頭需要將來自顯示器的光聚焦到用戶眼中，而光線的聚焦必須留以足夠的距離，所以VR頭顯必須保持一定的厚度。盡管它體積很大，但勝在便宜且簡(jiǎn)單，寬廣的視野和高分辨率也能基本滿足需求。但隨著VR科技的進(jìn)一步發(fā)展，很多公司都開始努力使產(chǎn)品變得更輕薄便攜，其中也包括Facebook提出的最新方案：同時(shí)使用折疊光學(xué)和全息光學(xué)。
折疊光學(xué)
由上文可知，為了使光線聚焦到用戶眼中，VR頭顯的鏡頭必須與顯示器保持一定距離。折疊光學(xué)的概念則是將“該距離”折疊到其自身，使光線可以在更窄的空間內(nèi)穿越同樣的距離?？梢詫⑵淅斫鉃橐粡埲我鈱挾鹊募垼?dāng)你將紙張對(duì)折時(shí)，紙張本身仍與開始時(shí)一樣寬，但由于紙張已被對(duì)折，因此其寬度占用的空間較小。
這項(xiàng)技術(shù)的核心是偏振（Polarization）。
概念示意圖
通常，光束的方向是隨機(jī)的，但是偏振器能夠做到僅使特定方向的光通過，這就好比自動(dòng)售貨機(jī)上的投幣口只會(huì)接受一個(gè)方向的投幣。偏振技術(shù)可以在光線射出并進(jìn)入佩戴者的眼睛之前，沿著光路來回反射多次。這種方法（也稱為“餅干光學(xué)”）可以有效縮短鏡頭和顯示器的之間的距離，從而使頭顯更加輕薄。
全息光學(xué)
相較于傳統(tǒng)的折疊光學(xué)中的鏡頭，研究人員將透鏡制成了全息圖。如果說照片是在給定時(shí)刻、空間平面上的光線記錄，那么全息圖則是在給定時(shí)刻、空間體積內(nèi)的光線記錄。換句話說，當(dāng)你觀看照片時(shí)，只能看到照片里包含的光的信息，也就是照片呈現(xiàn)出的畫面，而當(dāng)你觀看全息圖時(shí)，你可以從不同的位置觀測(cè)環(huán)顧其中的物體，其顯示的像也會(huì)產(chǎn)生變化。事實(shí)證明，如果在全息場(chǎng)景中加入鏡頭，使用者在全息圖中看到的鏡頭的行為，就像普通場(chǎng)景中的鏡頭一樣。
Facebook在此設(shè)計(jì)中采用的光學(xué)器件，實(shí)際上是一個(gè)鏡頭的全息圖。研究人員有效地“捕獲”了真實(shí)鏡頭的全息圖，將真實(shí)鏡頭的光學(xué)特性凝聚到了薄如紙的全息膠片中。
二者結(jié)合
此次Facebook提出的“折疊式全息光學(xué)”正是將兩種技術(shù)合二為一，以此真正實(shí)現(xiàn)日常眼鏡大小的VR頭顯。即使目前尚在概念驗(yàn)證階段，研究人員也已經(jīng)研究出了配備此類顯示器的頭戴設(shè)備，并且聲稱已經(jīng)達(dá)到了現(xiàn)代VR頭顯所需的分辨率和FOV（視場(chǎng)角）。
局限和展望
值得注意的是，盡管該研究指明了實(shí)現(xiàn)輕便，舒適，高性能AR/VR技術(shù)的未來道路，但為了專注于研究，上圖所示的眼鏡還沒有加入真實(shí)產(chǎn)品內(nèi)部所必需的其他關(guān)鍵部件，例如光源，驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備，跟蹤攝像頭等。除此之外，目前研究還沒有以眼鏡大小的尺寸展示過工作的全彩色版本。如何保證高分辨率、縮短眼盒厚度、將其余組件裝進(jìn)如此小的外形，還是需要攻克的難題。
據(jù)外媒猜測(cè)，要想真正把該技術(shù)應(yīng)用至頭顯，至少還有十年時(shí)間。盡管如此，外形、分辨率、視場(chǎng)和色域的有力結(jié)合，已經(jīng)足以讓其成為一個(gè)令人振奮的概念型產(chǎn)品，相信隨著研究的進(jìn)一步發(fā)展，開發(fā)細(xì)薄便攜式VR顯示器未來可期。
