微美全息WIMI.US開發動眼追焦系統可用于下一代全息頭戴式顯示器

近幾十年人類顯示科技的發展高效且快速，人們經歷了從黑白到彩色，從低分辨率到超高清4K顯示，從2D顯示到3D顯示。而目前顯示技術領域普遍公認，全息顯示是唯一可以提供具有所有所需深度和包含所有視覺信息的顯示技術。WIMI微美全息一直致力于數字全息技術的研究與開發，并且積累了深厚的技術積累和多樣化的應用方案。

在過去十年中，由于增強現實和虛擬現實應用的日益普及，頭戴式顯示器受到了極大的關注，頭戴式顯示技術也得到極大的發展。但是目前大多數HWD都是固定焦距立體系統，這會導致焦點和聚散即眼球視點聚焦的反應之間的不匹配，從而成為目前HWD技術導致觀看不適的主要原因之一。

WIMI微美全息在其第一代WiMi HoloAR Lens產品中應用了自主知識產權的光學度和瞳距可調的光學結構系統，創新的結構設計大大改善了HWD觀看及佩戴舒適度的問題。目前的全息顯示設備均無法與人類視覺的視場(FOV)相比，因此較早期的解決方案是基于注視點顯示，在顯示中僅生成眼球注視對象的計算機數字全息內容(CGH)，并使用低分辨率微顯示器顯示周邊圖像。可以將移動微型顯示器與寬視場的外圍顯示器結合起來，并使用光場或多焦、變焦方法實現自然聚焦和景深呈現，將FOV從一個區域引導到另一個區域，通過使用機動的光學組件配合，但該解決方案存在制動器尺寸和多個動態元件之間的同步問題，因為無法使用單個動態組件來控制FOV，都將導致系統復雜且成本高。

目前HWD主流技術，處理焦點和聚散是通過模擬顯示的3D對象發出的波前數字圖像，分別向左右眼發送顯示正確視角的計算機數字全息內容。因此，用戶可以直接將注意力集中在注視的3D物體上，從而消除聚散度調節沖突造成的不適。在全息HWD中，CGH通常顯示在相位空間光調制器(SLM)上。這種顯示器不需要中繼光學器件，因為SLM可以在距離眼睛的任意距離處成像。但由于當前的SLM的像素數量是有限，當前的HWD仍受到視場(FOV)和EyeBox限制。SLM的總像素數對系統的空間帶寬積(SBP)設置了上限。因為HWD使用雙目，匹配人類視覺能力舒適觀看體驗。人們可能需要超過80度的FOV，超高清顯示超高像素要求，這導致了SLM超出了技術框架下的能力。

WIMI微美全息基于目前在HWD行業領域的技術瓶頸，提出了一種全新的技術架構，一種基于全息頭戴式顯示器技術的動眼追焦(Eye Movement Focus)新型光學系統，應用于下一代全息頭戴式顯示器(H-HWD)以此將HWD技術領域提供給用戶更好的視覺體驗。WIMI微美全息的這種新型光學架構，其中SLM在眼睛的旋轉中心成像。在此系統架構中，無需使用任何動態光學組件可瞬時控制FOV。

傳統的頭戴式顯示器中，無法通過計算機數字全息內容(CGH)來控制FOV(即，在眼睛轉動改變聚焦時將圖像保持在眼球聚焦成像的中心)。如圖所示，眼睛旋轉導致顯示的圖像向周邊移動。需要通過機械移動SLM或鏡頭以將圖像帶到眼球聚焦成像的中心。WIMI微美全息，全息頭戴式顯示器(H-HWD)在眼睛的旋轉中心成像，以眼睛為中心的設計，是動眼追焦系統架構的核心。由于SLM在眼睛的旋轉中心成像，因此通過CGH改變光線方向來處理改變注視方向，如圖所示WIMI微美全息動眼追焦系統架構，通過在CGH上添加衍射透鏡項和光柵項來改變光線的方向，而無需任何移動組件。

與傳統的全息HWD架構相比，WIMI微美全息動眼追焦系統架構以眼睛為中心的設計是具有顯著優勢，只需修改CGH以跟蹤注視焦點，即可對瞬時FOV進行數字化控制，可以去除機械部件，一方面減少機械部件的不穩定性，減輕設備機械控制端的重量，排除機械控制的故障。其關鍵可以達到實時跟蹤對瞬對FOV進行數字控制，提供沒有機械移動部件的自然注視點顯示，極大提高全息頭戴式顯示器的佩戴和觀看時的舒適性。

目前阻礙HWD成為下一代計算機平臺的關鍵在于設備的臃腫繁瑣與長時間的使用會有不適感。隨著WIMI微美全息基于HWD開發動眼追焦系統的應用，未來全息頭戴式顯示器(H-HWD)舒適度的極大改善和提高，將給全息頭戴式顯示器H-HWDD提供更為廣闊的應用空間。