Facebook现实实验室（Facebook Reality Labs）是该公司的研发部门，此前曾展示过其名为“Half Dome”的原型头盔，展示了消费级VR头盔所需的功能可变焦光学技术，而且尺寸小巧。今年早些时候，在一场会议上，该实验室的显示系统研究主任称最新系统“几乎已经准备好投入市场”，并详细介绍了该实验室对XR头盔的HDR（高动态范围）和瞳孔导向显示的研究。

技术准备程度
今年早些时候，Facebook现实实验室的显示系统研究主任道格拉斯·兰曼(Douglas Lanman)在SPIE AR VR MR 2020会议上发表了主题演讲。在最近发布的在线演讲中，兰曼引入了一种“技术准备程度”的分类：

基础研究-观察到基本原理
技术构想-形成技术概念和应用
初步验证-实验证明概念的可行性
小规模原型-在实验室验证了技术的可行性
大规模原型-在预期环境中初步验证了技术
原型系统-在预期环境中强有力地演示了技术
示范系统-在实际操作环境中展示了系统的原型
首次商业化系统-系统完整并通过认证
普遍可用的商业系统-实际系统在操作环境中得到验证

尽管这个等级划分最初由NASA使用，但兰曼将其类比为研究（一级）从产品普遍可用（九级）的旅程。
兰曼指出，研究人员的工作往往集中在2至4级，到达这一阶段时，研究成果会被发表并研究人员将转向下一个项目，但很少有人能看到自己的工作达到等级划分的较高级别。
Facebook现实实验室的显示系统研究团队非常独特，兰曼表示，因为该团队能够在1到6级之间工作，将研究从“第一原理”一直进行到完善的原型阶段，比研究人员通常看到的工作更接近成品。
“这个显示系统研究团队真正独特的地方在于，我们既不完全是初创公司，也不完全是大公司，也不完全是学术界。我们从绝对基础的视觉科学开始，不断推进到非常完善的原型阶段-比大多数初创公司的原型还要完善-我们的目标很简单，就是对未来产品产生真正的影响。”

“Half Dome准备就绪”
图片由Oculus提供
团队创造了一系列名为“Half Dome”的原型机，采用可变焦显示器，可以正确支持并列调度和住宿-这是迄今为止没有一款消费级VR头盔能够实现的。
Half Dome 3是Facebook现实实验室公开谈论的最新原型。与之前的原型采用机械驱动的可变焦显示器不同，Half Dome 3采用了静态可变焦显示器，使用了一系列液晶透镜，使头盔的光学部件能够在64个离散的焦平面之间变化。Half Dome 3还采用了“折叠光学”技术，显著减小了显示模块的尺寸。
尺寸对比：Half Dome 3带有折叠光学的静态可变焦显示模块（左），Half Dome机械驱动的可变焦显示模块（右）| 图片由Oculus提供
首个Half Dome原型于2018年公开。当时Oculus表示，客户不应“指望很快在产品中看到这些技术的应用”。一年后，Half Dome 3原型揭示，但Oculus仍然对这项技术是否会应用在头盔中保持沉默。
虽然目前还不清楚Oculus离将可变焦或折叠光学显示器产品化有多远，但兰曼将Half Dome和Half Dome 3放在他在演讲中提出的技术准备程度划分中。
他将机械驱动的可变焦头盔Half Dome定位在6级（原型系统），将带有折叠光学的静态可变焦头盔Half Dome 3定位在5级大规模原型。“Half Dome 3快要做好了，”他说道。
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朝着“创造世界上第一台HDR头显”的一步
在介绍Half Dome 3的概况后，Lanman继续分享了Facebook Reality Labs的新研究，他称之为“朝着创造世界上第一台HDR头显的第一步”。
HDR基本上是指”极高的对比比率，能够显著提高亮度”。HDR显示屏的目标是能够产生更真实的亮度范围，从暗影到阳光的明亮反射，就像在现实世界中一样。
图片由Facebook Reality Labs提供
Lanman表示，Facebook Reality Labs的研究人员创建了一个光学管道，使用一个准直器和一个特制扩散器以尽可能多地保留源光，并通过双调制图像来提高对比度，最后通过一个专门设计用于保留对比度的镜头。
团队创建了一个台面原型来验证这个管道，并创建了一个能够达到6,000尼特亮度的工作HDR显示屏（根据Lanman的说法，典型的VR头显亮度约为100尼特）。但是，他说，台面原型无法缩小成头显的使用尺寸，主要是因为保持对比度的镜头太大了。
图片由Facebook Reality Labs提供
因此，团队开始创建了一个”折叠”版的镜头。“这个可以戴在你的头上，”Lanman说道。这项工作在一篇名为《高动态范围近眼显示》的论文中进行了详细阐述，该论文在会议期间发表。
瞳孔引导理论
Lanman还提及了用于AR头显的”瞳孔引导”视网膜显示屏。瞳孔引导是将视网膜显示屏移动以与眼睛的运动保持一致，以便头显可以拥有广阔的视野而不牺牲大的视野盒。
在构建瞳孔引导系统之前，Facebook Reality Labs的研究人员希望了解这样一个系统的基本要求——视网膜显示屏必须以多少自由度进行移动才能实现最佳性能？
图片由Facebook Reality Labs提供
为了回答这个问题，研究人员构建了一个模拟的视网膜显示屏，以回答基本问题，比如“图像会有多亮？”“如果瞳孔引导无法跟上快速眼动，图像会发生什么？”这些研究结果去年发表在一篇名为《近眼瞳孔引导系统中视网膜图像质量》的论文中。
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Lanman总结他的演讲时说：“经过五年半的努力，我们在各个方面的研究上都感到非常有趣。我们从一级开始，试图推动基础视觉科学以驱动对我们系统的要求。虽然在2到4级阶段，我们还有很多准备不齐全的想法。偶尔，我们还会进入创业模式，进行5级及以上的尝试，比如Half Dome。我们很高兴能够在[会议上]展现出这些成果。当然，我们希望能够激励其他人。”
对研发感兴趣吗？请参阅我们最近关于Facebook Reality Labs的全息折叠光学和全息显示器视野扩展的报道。