根據(jù)RoadtoVR報(bào)道，近日Facebook Reality Labs的研究人員分享了用于XR頭顯的緊湊型全息鏡片設(shè)計(jì)和制造的新方法。

目前市面上大多數(shù)XR設(shè)備使用的透鏡都是典型的折射透鏡，體積可能非常龐大，尤其是針對(duì)某些光學(xué)特性進(jìn)行了優(yōu)化的情況下。有一些XR設(shè)備因此使用了菲涅爾透鏡，在提高光學(xué)性能的同時(shí)不會(huì)增加太多的體積。

從理論上來說，全息透鏡是XR光學(xué)一種有前途的方向，它不僅僅具備傳統(tǒng)透鏡相同的光學(xué)性能，體積上也非常纖薄。也正是因此，設(shè)計(jì)和制造具有高級(jí)光學(xué)性能的全息透鏡要比典型的折射光學(xué)器件困難得多。

為了更進(jìn)一步地在XR設(shè)備中實(shí)際使用全息透鏡，F(xiàn)acebook Reality Labs的研究人員Changwon Jang，Olivier Mercier，Kiseung Bang，Gang Li，Yang Zhao和Douglas Lanman詳細(xì)介紹了一種設(shè)計(jì)和制造全息透鏡的新方法。這對(duì)于大規(guī)模制造Facebook最近展示的緊湊型XR眼鏡可能有很大幫助。

在12月份發(fā)表于同行評(píng)審期刊《ACM Transactions on Graphics》（第6期，第39卷，第184條）上的一篇名為「制造自由曲面全息光學(xué)元件」（https://research.fb.com/publications/design-and-fabrication-of-freeform-holographic-optical-elements/）的論文中 ，研究人員寫道：“我們提供了一條用于設(shè)計(jì)和制造自由曲面全息光學(xué)元件（Holographic Optical Element，簡(jiǎn)稱HOE）的管道，可以規(guī)定具有復(fù)雜相位分布和高選擇性的立體光柵。我們的方法可降低圖像像差，在所需的波長(zhǎng)和角度下優(yōu)化衍射效率，并補(bǔ)償HOE制造過程中材料的收縮，所有這些均對(duì)VR / AR應(yīng)用非常有利。我們還以復(fù)雜但平滑變化的體積光柵為例演示了第一個(gè)全色苛性HOE?！?/p>

具體而言，本文涵蓋了用于建立全息透鏡設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的理論，以及用于實(shí)際制造全息透鏡的兩種方法。

其中一種方法使用了一對(duì)自由曲面的折射光學(xué)器件來創(chuàng)建目標(biāo)全息圖。該論文提出了一種用于生產(chǎn)折射光學(xué)器件的方法，以使它們?cè)谌⒛?nèi)準(zhǔn)確地形成目標(biāo)全息圖。另一種方法涉及全息打印機(jī)，用于從平鋪的全息貼片中創(chuàng)建目標(biāo)全息圖。文中還提出了一種優(yōu)化工藝的方法，使用特定方式最準(zhǔn)確地通過全息膠片重現(xiàn)目標(biāo)全息圖，研究人員認(rèn)為，這是與第一種方法完全不同的挑戰(zhàn)。

▲第一種方法：用一對(duì)折射光學(xué)元件制造全息透鏡的圖片

▲第二種方法：用全息打印機(jī)創(chuàng)建全息透鏡

盡管論文中并沒有進(jìn)行充分的探討，但作者說，未來的研究可以嘗試將這些方法應(yīng)用于彎曲而不是平坦的表面。

對(duì)于某些VR/AR應(yīng)用，創(chuàng)建具有物理彎曲形狀因子的HOE可能很有好處，例如，用于層壓在彎曲擋風(fēng)玻璃上的HOE。“我們期望的其制造框架能夠很好地?cái)U(kuò)展到此類情況，因?yàn)槿⒋蛴C(jī)或折射透鏡的方式均不需要HOE完全平坦，并且第一種方法優(yōu)化后可以適用于與彎曲曲面的光線相交[…] ”，研究人員寫道?！皟?yōu)化HOE的形狀作為我們方法的一部分將為我們提供更大的自由度并擴(kuò)大應(yīng)用范圍，但這是我們未來的工作方向。”