所需的所有附加光學(xué)元件都可以用一塊全息薄膜進行代替。
面對 AR/VR 設(shè)備存在的缺點，比如說暈動癥或其他視覺干擾，一種充滿前景的解決方案是利用全息技術(shù)或光場技術(shù)。但這需要額外的光學(xué)元件，從而增加設(shè)備的尺寸，重量和成本，而后者一直都是阻礙相關(guān)設(shè)備取得商業(yè)成功的障礙。
現(xiàn)在，由日本和比利時組成的研究團隊正開始探索將全息術(shù)和光場技術(shù)整合在一起，通過這種方法來減少 AR/VR 設(shè)備的大小與成本。光學(xué)學(xué)會（The Optical Society）將于 9 月 16 日至 20 日在美國華盛頓舉行光學(xué)前沿大會，而這支研究團隊將會展示具體的研究。對于本屆光學(xué)前沿會，其中一個主題是虛擬現(xiàn)實和增強視覺，屆時一系列的研究學(xué)者將受邀談?wù)撓嚓P(guān)的問題。
日本國家信息通信研究所的研究員 Boaz Jessie Jackin 表示：" 我們在周圍看到的物體以不同的強度將光散射到不同的方向，其方式則由物體的特征（包括大小，厚度，距離，顏色，紋理）定義，然后人眼接收調(diào)制后的（散射）光，而其特征則將在人腦內(nèi)進行重建。"
我們將能夠產(chǎn)生相同調(diào)制光的設(shè)備稱為真正的 3D 顯示器，這包括全息顯示器和光場顯示器。Jackin 表示：" 忠實再現(xiàn)所有的物體特征，即所謂的‘調(diào)制’，其成本非常昂貴。首先你需要用數(shù)字計算所需的調(diào)制，然后由液晶設(shè)備將其轉(zhuǎn)換成光信號。接下來，諸如透鏡、鏡子、光束組合器等其他光學(xué)組件需要拾取相關(guān)的光信號。"
通常由玻璃組成的額外光學(xué)組件發(fā)揮著非常重要的作用，因為他們影響著顯示設(shè)備的最終性能和大小。
這是全息光學(xué)元件可以產(chǎn)生很大差異的地方。Jackin 解釋道：" 全息光學(xué)元件是一種很薄的光敏材料，它可以復(fù)制一個或多個額外光學(xué)組件的機能。它們不笨重或巨大，可以適應(yīng)更小的形狀因素。制造它們對我們來說是一個新的挑戰(zhàn)，但我們已經(jīng)研發(fā)出了一種解決方案。"
對于記錄或制造可以復(fù)制玻璃光學(xué)元件機能的全息圖，其需要在記錄過程中物理存在的特定光學(xué)元件。這種記錄是一種依賴于激光和記錄薄膜的模擬過程，不涉及數(shù)字信號或數(shù)字信息。
Jackin 表示：" 記錄多個光學(xué)組件需要它們?nèi)慷汲霈F(xiàn)在記錄過程之中，這十分復(fù)雜，而且在大多數(shù)情況下都無法實現(xiàn)。"
Jackin 指出：" 我們的想法是，計算所有光學(xué)機能的全息圖，并利用 LCD 和激光來在光學(xué)上重建它們。這種重建的光學(xué)信號類似于由所有這些光學(xué)組件一起調(diào)制的光線。然后重建的光線可用于記錄最終的全息光學(xué)元件。由于重建光具有所有的光學(xué)機能，因此在光敏膠片上記錄的全息圖將能夠利用所有這些機能來調(diào)制光線。所以，所需的所有附加光學(xué)元件都可以用一塊全息薄膜進行代替。"
至于應(yīng)用，研究人員已經(jīng)在平視光場 3D 顯示器上測試了 DDHOE。由于這屬于透視系統(tǒng)，因此它適用于增強現(xiàn)實。
Jackin 表示：" 我們的系統(tǒng)使用了市場上的 2D 投影儀，然后在微透鏡陣列薄片上（通常是玻璃或塑料）顯示一組多視圖影像。這塊薄片接收來自投影儀的光線并對其進行調(diào)制，從而重建空間中的 3D 影像，因此用戶將能在 3D 中感知影像。"
這種方法克服的一大挑戰(zhàn)是，2D 投影儀的光線會發(fā)散，所以必須在它們達到微透鏡陣列之前將其校準(zhǔn)成平行光束，以便精確地重建空間中的 3D 影像。
Jackin 解釋道：" 隨著顯示器變大，準(zhǔn)直透鏡的尺寸也會增大。這會帶來體積龐大且笨重的透鏡，系統(tǒng)需要較長的光路長度，而且準(zhǔn)直透鏡的制造成本也很高。這是妨礙系統(tǒng)實現(xiàn)商業(yè)成功的一個主要瓶頸。"
通過將其機能集成至透鏡陣列本身，Jackin 及其同事研發(fā)的解決方案完全避開了校準(zhǔn)的需要。這種微透鏡陣列就是包含校準(zhǔn)機能的 DDHOE。
研究人員正繼續(xù)研發(fā)一種平視透視 3D 顯示器。對于采用笨重校準(zhǔn)光學(xué)元件的當(dāng)前模型而言，相信這很快就能為我們提供一種替代方案。
