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华为|厚度仅2.5毫米，NVIDIA研发全息光波导VR方案( 二 )

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VR原型与优化
为了验证效果 ， NVIDIA设计了台式、单目和双目三种原型方案 ， 其中双目眼镜原型的厚度仅2.5毫米 ， 重60g ， 对角线FOV达22.8° ， 固定眼动范围为2.3毫米 ， 动态眼动范围可达8毫米 。 当然 ， 由于该方案具备可扩展性 ， 现有的原型参数也可以进一步优化 。 NVIDIA表示：全息显示方案的显示特性主要由SLM和目镜决定 ， 比如SLM体积越大则FOV越大 ， SLM像素越小则眼动范围越大 ， GP透镜焦距越短则适眼距越短 。



因此 ， 尽管原型VR眼镜的FOV只有22.8° ， 但NVIDIA称如果采用2英寸SLM和15毫米焦距GP透镜 ， 可将单目FOV提升至120° 。 此外 ， 堆叠两个相同的GP透镜和一个圆偏振器 ， 也可以在不大幅增加厚度的情况下将焦距减半 。 另外 ， NVIDIA设计的VR眼镜原型的眼动范围仅2.3毫米 ， 但是通过结合眼球追踪模块 ， 便可将眼动范围扩展至8毫米 。 同时 ， 眼动范围大小与SLM的像素间距也有直接关系 。



而为了优化像素细节和图像质量 ， NVIDIA还采用HOGD（高梯度下降）算法来取代SGD（随机梯度下降）算法来提升对比度 。 未来 ， 采用专为全息VR眼镜设计的光波导 ， 还能进一步提升图像质量 。



总之 ， NVIDIA这项全息VR光学方案主要解决以下问题：打造支持3D显示的超薄光学方案 ， 进一步缩短目镜/透镜与显示面板之间的距离 ， 进而缩小VR头显厚度 ， 以实现轻量化的全天候外观设计 。 它是一种基于SLM和光波导的方案 ， 并非传统的透镜和显示面板组合结构 。



相比于传统VR光学 ， 全息显示方案还有两个不同点：1）衍射级更高；2）具备动态眼动范围 ， SLM光照方向可由输入光束的角度来控制 ， 在结合眼球追踪模块后 ， 可跟随注视点和视角变化来同步改变输入光束的角度 ， 从而实现动态变焦 ， 解决视觉辐辏调节冲突问题 。



【华为|厚度仅2.5毫米，NVIDIA研发全息光波导VR方案】实际上 ， NVIDIA的全息VR方案也让人联想到此前Meta曾展示的一种基于HOE的VR眼镜方案 。 相比之下 ， Meta的方案采用2D全息+液晶组合 ， 并不能显示3D立体视觉 ， 而NVIDIA则采用全息+光波导方案 ， 基于激光光源 。 不过 ， NVIDIA全息VR光学模组厚度仅2.5毫米左右 ， 原型机的FOV为22.8° ， 不含SLM的重量为60g ， 作为对比Meta全息VR眼镜原型厚度9毫米左右 ， 视场角高达90°范围 ， 两者技术路径不同导致有明显差异 。

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