微美全息WIMI.US开发动眼追焦系统可用于下一代全息头戴式显示器

近几十年人类显示科技的发展高效且快速，人们经历了从黑白到彩色，从低分辨率到超高清4K显示，从2D显示到3D显示。而目前显示技术领域普遍公认，全息显示是唯一可以提供具有所有所需深度和包含所有视觉信息的显示技术。WIMI微美全息一直致力于数字全息技术的研究与开发，并且积累了深厚的技术积累和多样化的应用方案。

在过去十年中，由于增强现实和虚拟现实应用的日益普及，头戴式显示器受到了极大的关注，头戴式显示技术也得到极大的发展。但是目前大多数HWD都是固定焦距立体系统，这会导致焦点和聚散即眼球视点聚焦的反应之间的不匹配，从而成为目前HWD技术导致观看不适的主要原因之一。

WIMI微美全息在其第一代WiMi HoloAR Lens产品中应用了自主知识产权的光学度和瞳距可调的光学结构系统，创新的结构设计大大改善了HWD观看及佩戴舒适度的问题。目前的全息显示设备均无法与人类视觉的视场(FOV)相比，因此较早期的解决方案是基于注视点显示，在显示中仅生成眼球注视对象的计算机数字全息内容(CGH)，并使用低分辨率微显示器显示周边图像。可以将移动微型显示器与宽视场的外围显示器结合起来，并使用光场或多焦、变焦方法实现自然聚焦和景深呈现，将FOV从一个区域引导到另一个区域，通过使用机动的光学组件配合，但该解决方案存在制动器尺寸和多个动态元件之间的同步问题，因为无法使用单个动态组件来控制FOV，都将导致系统复杂且成本高。

目前HWD主流技术，处理焦点和聚散是通过模拟显示的3D对象发出的波前数字图像，分别向左右眼发送显示正确视角的计算机数字全息内容。因此，用户可以直接将注意力集中在注视的3D物体上，从而消除聚散度调节冲突造成的不适。在全息HWD中，CGH通常显示在相位空间光调制器(SLM)上。这种显示器不需要中继光学器件，因为SLM可以在距离眼睛的任意距离处成像。但由于当前的SLM的像素数量是有限，当前的HWD仍受到视场(FOV)和EyeBox限制。SLM的总像素数对系统的空间带宽积(SBP)设置了上限。因为HWD使用双目，匹配人类视觉能力舒适观看体验。人们可能需要超过80度的FOV，超高清显示超高像素要求，这导致了SLM超出了技术框架下的能力。

WIMI微美全息基于目前在HWD行业领域的技术瓶颈，提出了一种全新的技术架构，一种基于全息头戴式显示器技术的动眼追焦(Eye Movement Focus)新型光学系统，应用于下一代全息头戴式显示器(H-HWD)以此将HWD技术领域提供给用户更好的视觉体验。WIMI微美全息的这种新型光学架构，其中SLM在眼睛的旋转中心成像。在此系统架构中，无需使用任何动态光学组件可瞬时控制FOV。

传统的头戴式显示器中，无法通过计算机数字全息内容(CGH)来控制FOV(即，在眼睛转动改变聚焦时将图像保持在眼球聚焦成像的中心)。如图所示，眼睛旋转导致显示的图像向周边移动。需要通过机械移动SLM或镜头以将图像带到眼球聚焦成像的中心。WIMI微美全息，全息头戴式显示器(H-HWD)在眼睛的旋转中心成像，以眼睛为中心的设计，是动眼追焦系统架构的核心。由于SLM在眼睛的旋转中心成像，因此通过CGH改变光线方向来处理改变注视方向，如图所示WIMI微美全息动眼追焦系统架构，通过在CGH上添加衍射透镜项和光栅项来改变光线的方向，而无需任何移动组件。

与传统的全息HWD架构相比，WIMI微美全息动眼追焦系统架构以眼睛为中心的设计是具有显著优势，只需修改CGH以跟踪注视焦点，即可对瞬时FOV进行数字化控制，可以去除机械部件，一方面减少机械部件的不稳定性，减轻设备机械控制端的重量，排除机械控制的故障。其关键可以达到实时跟踪对瞬对FOV进行数字控制，提供没有机械移动部件的自然注视点显示，极大提高全息头戴式显示器的佩戴和观看时的舒适性。

目前阻碍HWD成为下一代计算机平台的关键在于设备的臃肿繁琐与长时间的使用会有不适感。随着WIMI微美全息基于HWD开发动眼追焦系统的应用，未来全息头戴式显示器(H-HWD)舒适度的极大改善和提高，将给全息头戴式显示器H-HWDD提供更为广阔的应用空间。