近眼顯示器正成為便攜式設(shè)備的未來，以為個(gè)人提供身臨其境的虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)。開發(fā)的近眼顯示器的主要目標(biāo)是創(chuàng)造身臨其境的體驗(yàn)并確保視覺舒適度。盡管更大的視場角（FOV）可以增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)的沉浸感，但解決聚散調(diào)節(jié)沖突（VAC）對(duì)于舒適的視覺至關(guān)重要。

為此研究人員探索了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)的創(chuàng)新方法。近眼顯示器的一個(gè)重大突破是光場技術(shù)的集成。然而，早期的VR光場顯示器受限于尺寸小和低分辨率，導(dǎo)致視場角和屏幕窗口效果受到限制。

最近發(fā)表在《光學(xué)微系統(tǒng)雜志》上的一篇論文的作者基于3.1英寸3K液晶顯示器成功克服了這些限制。然而，向高分辨率VR LCD顯示器的過渡帶來了材料和工藝挑戰(zhàn)。

該研究強(qiáng)調(diào)了采用高分辨率液晶顯示器以解決光場分辨率問題的重要性，作者詳細(xì)闡述了提高LCD分辨率的策略，包括通過專門的像素設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)技術(shù)提高孔徑和對(duì)比度。此外，本文還探討了光場技術(shù)在VR顯示器之外的新應(yīng)用，即VR系統(tǒng)視力矯正。

群創(chuàng)光電研究人員表示：“基于光場技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)視力矯正和eyebox擴(kuò)展，從而提升整體虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)并增強(qiáng)用戶舒適度。”

本文研究了光場虛擬現(xiàn)實(shí)的光學(xué)器件，演示了通過透鏡陣列和空間復(fù)用光場光學(xué)器件創(chuàng)建元素圖像（EI）陣列。這種方法生成的體積虛擬圖像可以準(zhǔn)確模擬適當(dāng)?shù)难劬φ{(diào)節(jié)，消除了解決VAC的需要。

作者重點(diǎn)關(guān)注最近開發(fā)的群創(chuàng)液晶顯示器，該液晶顯示器具有令人印象深刻的分辨率和像素密度。通過在面板之間引入15度傾斜，雙目視場得到擴(kuò)展，確保了卓越的角分辨率。整個(gè)圖像場的調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）也保證了高質(zhì)量圖像的還原。

此外，本文還討論了光場VR領(lǐng)域內(nèi)的視覺校正，引入了一種基于光線追蹤的圖形化過程，稱為“校正眼區(qū)映射”，這有助于矯正近視、遠(yuǎn)視和散光。該程序考慮了球面度數(shù)（SPH）、柱面度數(shù)（CYL）和柱面軸（AXIS）等參數(shù)，以進(jìn)行全面的視覺校正。

總之，本文對(duì)高分辨率光場顯示器的發(fā)展進(jìn)行了全面的探索，包括通過光場技術(shù)集成在顯示器設(shè)計(jì)、像素架構(gòu)和視力矯正方面的進(jìn)步。這項(xiàng)研究極大促進(jìn)了光場顯示的發(fā)展，為高分辨率VR系統(tǒng)豐富的視覺體驗(yàn)鋪平了道路。

來源：phys

根據(jù)RoadtoVR報(bào)道，專攻VR/AR頭顯所用光場顯示技術(shù)的公司CREAL公布了一段新的演示視頻，展示了其最新VR頭顯原型的性能。新視頻展示了其光場顯示技術(shù)可以在任意距離聚焦的能力以及中心高分辨率、周圍低分辨率的注視點(diǎn)渲染效果。CREAL表示，驅(qū)動(dòng)該VR頭顯原型的渲染技術(shù)也“即將應(yīng)用于當(dāng)代VR頭顯”。

今年早些時(shí)候，CREAL曾首次公開其基于光場顯示器的VR/AR頭顯原型。

該光場顯示器與當(dāng)今VR和AR頭顯中使用的顯示器有很大不同，可以準(zhǔn)確的模擬現(xiàn)實(shí)世界中的光線與人眼的相互作用。具體來說，光場顯示器將能夠同時(shí)支持人類視覺系統(tǒng)的兩個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)制：人眼聚散（Vergence，在聚焦過程中，眼睛的瞳孔同時(shí)朝向或遠(yuǎn)離彼此的運(yùn)動(dòng)）和人眼調(diào)節(jié)（Accommodation）。當(dāng)今市場上的大多數(shù)VR頭顯僅支持人眼的聚散機(jī)制（立體重疊），但不支持人眼調(diào)節(jié)（即適應(yīng)每個(gè)人的眼焦距），這意味著圖像在技術(shù)上被固定在特定焦距處。而使用光場顯示器，用戶可以像現(xiàn)實(shí)世界一樣讓眼睛聚焦在任意深度。

雖然CREAL并不打算自己制造VR頭顯，但該公司已經(jīng)創(chuàng)建了VR頭顯原型來展示其光場顯示技術(shù)，希望其他公司會(huì)選擇將其整合到他們的VR頭顯中。新發(fā)布的視頻正是為了突出光場顯示器連續(xù)變焦的能力和注視點(diǎn)渲染技術(shù)。

CREAL的VR頭顯原型使用凹型架構(gòu)，每只眼睛對(duì)應(yīng)兩個(gè)重疊的顯示器，分別是覆蓋視野中心30°視場角的“近視網(wǎng)膜分辨率”光場顯示屏和用來填充周圍視場角，以達(dá)到100°FOV的更大分辨率更低的顯示屏（1600×1440，非光場顯示屏）。

在通過相機(jī)拍攝的視頻中，我們可以清楚地看到焦點(diǎn)從場景的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分。CREAL表示，焦點(diǎn)的改變完全由拍攝視頻使用的相機(jī)完成。雖然某些變焦顯示器使用眼動(dòng)追蹤傳感器根據(jù)用戶所看的位置進(jìn)行顯示屏焦點(diǎn)深度的連續(xù)調(diào)整，但光場本身就含有場景的深度信息，這意味著相機(jī)（就像人的眼睛一樣）能夠聚焦在任意深度，而無需任何眼動(dòng)追蹤技術(shù)的支持。

在視頻中，我們還可以看到顯示器的中心部分（光場部分）與其余部分相比非常清晰。CREAL說，顯示器的這一部分“接近視網(wǎng)膜的分辨率”，并且以240Hz運(yùn)行。

盡管目前驅(qū)動(dòng)這套用于VR/AR頭顯的光場顯示屏所需的渲染能力依然十分龐大（很大程度上是由于需要產(chǎn)生光場），但CREAL解釋說，渲染技術(shù)正在穩(wěn)步改善，并且“正在逼近其他VR頭顯使用的傳統(tǒng)立體渲染技術(shù)”，但CREAL并未公布更多細(xì)節(jié)。

現(xiàn)階段，CREAL的VR頭顯原型非常龐大，但該公司預(yù)計(jì)，它將能夠在2022年底之前將其光場顯示技術(shù)進(jìn)一步縮小到更合理的水平。該公司還在對(duì)該技術(shù)進(jìn)行調(diào)整，使其適用于AR頭顯，并且相信該技術(shù)最終可以小型化，適用于緊湊型的AR眼鏡。