来自Facebook Reality Labs的研究人员分享了一种用于XR头显的紧凑全息透镜的设计和制作方法。

目前大部分XR设备中使用的透镜是折射透镜，它们通常比较笨重，特别是在针对某些光学特性进行优化时。在XR头显中，使用菲涅尔（带状）透镜可以提高光学性能而不增加过多体积。

理论上，全息透镜是一种有前途的XR光学方法，因为它们可以在薄薄的膜材上执行与传统透镜相同（甚至更高级）的功能。然而，目前制造具有高光学性能的全息透镜比制造典型的折射光学要困难得多。

为了使全息透镜在XR设备中的实际应用更近一步，Facebook Reality Labs的研究人员Changwon Jang、Olivier Mercier、Kiseung Bang、Gang Li、Yang Zhao和Douglas Lanman详细介绍了新的制造方法。这对于实现像Facebook最近演示的那种紧凑型XR眼镜的大规模制造非常重要。

在去年12月发表于同行评议的期刊《ACM Transactions on Graphics》（第39卷，第6期，第184篇文章）中，题为《Design and Fabrication of Freeform Holographic Optical Elements》的论文中，研究人员写道：“我们提出了一种用于设计和制造能够规定具有复杂相位分布和高选择性体光栅的自由形态[全息光学元件（HOEs）]的流程。我们的方法减小了图像畸变，优化了在所需波长和角度处的衍射效率，并在HOE制造过程中补偿了材料的收缩，这些对于VR/AR应用都非常有益。我们还演示了第一个全彩色焦斑型HOE作为一个复杂但平滑变化的体光栅的示例。”

具体来说，该论文涵盖了建立理论全息透镜设计的优化方法，以及两种实际制造的方法。
其中一种方法使用一对自由形态折射光学来创建目标全息图；该论文提出了一种方法，可以通过制造折射光学器件使其在全息膜中准确形成目标全息图。另一种方法涉及使用全息打印机从分块全息贴片中创建目标全息图；同样，该论文提出了一种优化这个过程的方法，可以在全息膜中最准确地重现目标全息图，他们表示这与第一种方法是完全不同的挑战。

虽然该论文没有进一步探讨，但作者称未来的研究可以尝试将这些方法应用于弯曲而非平面的表面。
研究人员写道：“对于某些VR/AR应用，制造具有物理弯曲形状的HOEs可能有益处，例如用于弯曲挡风玻璃或眼镜上的HOEs。我们期望我们的制造框架在这些情况下也能很好地应用，因为打印机或折射透镜方法都不需要HOE是平面的，而算法1的优化方法可以适应与弯曲表面相交的射线[…]”。他们写道：“在我们的方法中优化HOE的形状将为我们提供更多自由度，扩大应用范围，但我们将此作为未来的工作。”