NVIDIA研究部门和斯坦福大学的一组研究人员发表了一篇新论文，展示了一副薄型全息虚拟现实眼镜。该显示器可以显示真实的全息内容，解决视差-对焦问题。尽管展示原理的研究原型的视野要小得多，但研究人员声称很容易实现120°对角视野。

提前发表于即将举行的SIGGRAPH 2022会议之前，NVIDIA研究部门和斯坦福的一组研究人员展示了一种近眼虚拟现实显示器，可用于以紧凑的形态显示平面图像或全息图像。该论文还探讨了影响关键显示因素如视野、眼盒和眼距的系统中的相互关联的变量。此外，研究人员还探索了不同的算法，以实现最佳的视觉质量。

多年来，商用虚拟现实头盔的尺寸并没有太大改进，主要是由于一种光学约束。大多数虚拟现实头盔使用一个显示器和一个简单的透镜。为了将显示器的光线聚焦到眼睛上，透镜必须与显示器保持一定的距离；如果更靠近，图像将会失焦。

消除透镜和显示器之间的间隙将为虚拟现实头盔提供以前不可能的形态；由于这一点，已经进行了大量的研发工作来探索如何实现这一点。

在NVIDIA和斯坦福新发表的论文《全息眼镜用于虚拟现实》中，团队展示了他们所构建的全息显示器，这是使用空间光调制器与波导而不是传统透镜来完成的。

该团队建造了一个大型实验模型，以展示核心方法并尝试使用不同的算法来实现最佳的显示质量，并且建造了一个紧凑的可佩戴模型来展示其形态。您看到的紧凑眼镜形态的图像不包括驱动显示器的电子设备（因为该部分系统的尺寸超出了研究范围）。

您可能还记得不久前Meta Reality Labs发布了他们自己关于紧凑眼镜尺寸虚拟现实头盔的工作。尽管该工作涉及到全息图像（用于形成系统的透镜），但它不是一个“全息显示器”，这意味着它并没有解决许多虚拟现实显示器中常见的视差-对焦问题。

另一方面，NVIDIA和斯坦福的研究人员写道，他们的全息眼镜系统实际上是一个全息显示器（得益于使用空间光调制器），他们称之为他们方法的独特优势。然而，该团队还写道，它也可以在显示器上显示典型的平面图像（与当代虚拟现实头盔一样，可以使图像聚焦，呈现立体影像）。

此外，全息眼镜项目以仅2.5毫米的整个显示器厚度为卖点，比Reality Labs的项目仅有9毫米的厚度更薄（而后者已经相当薄了！）。

与任何一篇好论文一样，NVIDIA和斯坦福的团队迅速指出了他们工作的局限性。

首先，他们的可佩戴系统具有微小的22.8°对角视野和同样微小的2.3毫米眼盒。这两个参数都太小了，无法用于实际的虚拟现实头盔。

然而，研究人员写道，有限的视野主要是由于他们实验性地组合了一些不完全适配的新型元件。他们解释说，大大扩展视野主要取决于选择兼容的元件。

“[…显示器视野]主要受到现有[空间光调制器]的尺寸和GP透镜的焦距的限制，通过堆叠两个相同的GP透镜和一个圆偏振器可以将焦距减半而不会显著增加总厚度[Moontal. 2020]。使用2英寸的空间光调制器和15毫米的焦距GP透镜，可以大幅度提高视野。”通过使用这种镜片，我们可以获得最多120°的单目视野。
至于2.3毫米的观看范围（渲染图像可见的体积），它对实际使用来说太小了。然而，研究人员写道，他们尝试了一种简单的方法来扩大它。
通过添加眼球追踪，他们展示了眼睛盒可以通过改变发送到波导的光线角度而动态扩展到8毫米。诚然，8毫米仍然是一个非常小的眼睛盒，由于不同用户之间的观察距离和眼镜佩戴方式的变化，这可能对实际使用来说过于小了。
但是，系统中存在可以调整的变量来改变关键的显示因素，例如眼睛盒。通过他们的工作，研究人员建立了这些变量之间的关系，清楚地展示了为实现不同结果需要做出的权衡。
图片提供：NVIDIA研究
正如他们所展示的那样，眼睛盒的大小与空间光调制器的像素间距（像素之间的距离）直接相关，而视野与空间光调制器的整体尺寸相关。相对于不到20毫米的观察距离（研究人员认为这是真正的“眼镜”形态因素的上限），还显示了对眼睛放松和汇聚角度的限制。
这个论文中的“设计交叉空间”分析是论文的关键部分。
“通过我们的设计和实验原型，我们希望促进朝着与传统眼镜相媲美的超薄全天佩戴VR显示器的新的研究和工程方向的发展，”他们写道。
该论文的作者是Jonghyun Kim，Manu Gopakumar，Suyeon Choi，Yifan Peng，Ward Lopes和Gordon Wetzstein。