自從Facebook在去年9月份OC6大會上公布Half Dome 2和3兩款VR原型機設計完成后，幾乎證實短焦光學將成為未來VR發展趨勢之一。同時也讓我們看到，Facebook的Half Dome 強度強，在保證光學效果的同時縮小體積并不容易，而且屏幕還是多層方案，支持變焦顯示。

從產品演變的角度來看，Half Dome 3無疑是為Oculus Quest或Oculus Rift S他們準備得更好VR，支持更全面的6DoF追蹤、手勢追蹤、眼球追蹤等，追求更全面的體驗。

全息光學輕量化原型機

而今天Facebook重磅再次宣布了一個更先進的VR光學研究：結合全息光學折疊光路方案，不僅體積輕，外觀小，而且支持激光光源，具有視網膜分辨率顯示能力。

真正的“VR眼鏡”來了

眾所周知，短焦光學方案的出現是為了改進VR光學模塊的空間利用率，從而降低體積和重量。目前，短焦在銷售VR光學產品是多組偏振鏡片的組合，Facebook全息光學方案的區別在于，用全息模塊+偏振鏡片，可以進一步縮短焦距，提高空間利用率。

Oculus首席科學家Michael Abrash早在2018年的OC在五次會議上，他討論了短焦光學技術。他說：未來兩種最有潛力的光學方案是短焦和波導。短焦的優點是可以實現更高的分辨率和更大的視角（200度）或更小的體積。由于工作原理，兩者不能同時滿足。

輕量化原型版

從Facebook根據公開圖片，原型機可以像太陽鏡一樣大小。與真正的太陽鏡相比，原型機的厚度略厚，鏡腿略寬。顯然，這里使用短焦技術來縮小體積。

現有偏振折疊光路短焦VR光學產品3Glasses X1和華為VR Glass相比之下，兩種類型的短焦VR方案提高了空間利用率，縮小了VR但是Facebook這款原型機更像是真正意義上的VR眼鏡”。

據青亭網了解，這個方案源于Facebook Reality Labs兩位研究員：Andrew Maimone和Junren Wang它被稱為輕薄型VR全息光學技術研究。它具有以下特點：結合全息光學和折疊光路（偏振），焦距短，大幅降低VR硬件體積和重量。

由于采用全息透鏡(厚度像標簽紙)，其優點是光學模塊的厚度可以控制在m.eeefficiency.com(不包括光源和驅動單元，Facebook它被稱為當前行業中最薄的VR顯示模塊)，視角也可以超過90度。

輕量化原型版

談及當下的VR光學設計，Facebook表示：當前VR光學模塊一般包括兩個部分：顯示（光+圖像）+透鏡，其中顯示部分相對成熟，可以非常薄，阻礙目前VR透鏡部分是輕量化發展的因素之一。

透鏡部分通常由玻璃和塑料元件組成。即使透鏡本身可以很薄，由于光學特性，必須在透鏡和顯示模塊之間保留一個空間來確保對焦VR頭顯的體積仍然很大。

原理:左為傳統透鏡，右為Facebook全息折疊光路

從原理對比圖可以看出，全息短焦方案的光線路徑較短。

實拍:左邊是輕原型單綠版，右邊是桌面原型全彩版

Facebook還研究還處于概念驗證階段，上圖左側為輕量化VR眼鏡原型機的實拍圖(只支持單綠色)，右側的全彩圖像通過較大的原型機顯示(全彩)。

與此同時，Facebook此外，由于全息光學透鏡的添加，其他部件必須重新評估，如激光光源。Facebook目前的目標是在小型原型機上實現全彩顯示。

動態變焦版本原型

臺式高性能版

據了解，Facebook共開發了三種原型，一種是基于桌面端的高性能版本，支持全彩顯示；另一種是支持動態變焦的大視角版本，確保顯示模塊厚度為10mm在這里，你可以閱讀論文的具體細節。

啟示和未來

在論文中，Facebook提到VR技術在消費娛樂領域取得了很大的進步，但展望未來，VR在社交互動、設計/創作等生產力場景中也有很大的潛力VR對長期使用、顯示更清晰(尤其是文字)、佩戴更輕便、更舒適等提出了新的要求。

雖然全息技術+偏振折疊光路方案可以大大降低體積和重量，但仍有許多限制。Facebook全息模塊元件的設計、重影、Eyebox、入射角、變焦顯示等。

全息原理圖(全彩)

全息光學元件（HOE薄膜、全息)的作用是聚焦圖像，而不是以前VR光學透鏡用于反射或折射光。目前，全息應用的限制包括：入射角度在某些角度有效，衍射效率低。同時，全彩顯示需要三組激光光源，但也有相關性引起的散斑。

此外，目前的顯示更注重顯示。在系統集成能力方面，如何將光學模塊應用于計算模塊、電源和定位模塊VR整機也是一個難點。

毫無疑問，Facebook這項新的VR光學方案讓我們看到了理想中的輕量化。VR眼鏡正在發生，這種技術的出現也代表著AR、VR技術融合。AR全息衍射技術現在也出現了VR正是這樣Facebook同時在AR和VR增加投資后的收入，相信未來AR/VR融合發展趨勢也將加快。

參考：Facebook

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