為了實(shí)現(xiàn)這一愿景，Oculus需要解決一系列的重大挑戰(zhàn)。亞伯拉什指出，要令虛擬顯示器的視覺質(zhì)量媲美物理顯示器，我們需要高分辨率和高圖像質(zhì)量，而兩者都需要非常高分辨率的顯示器和改進(jìn)的光學(xué)性能。我們希望在手臂距離之內(nèi)實(shí)現(xiàn)清晰，舒適的視圖，同時又需要更廣闊的視場，以便會議中的每個人都可以看到其他所有人。這是有效VR社交和協(xié)作的必備條件。

由于這種技術(shù)可能會改變我們的工作方式，所以我們同時需要出色的人體工學(xué)。為了支持用戶一次可以在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中停留數(shù)個個小時，所有組件都必須緊湊且節(jié)能。

在OC6大會，亞伯拉什分享了FRL在發(fā)明光學(xué)未來方面所取得的進(jìn)展，包括于2018年F8大會首次亮相的Half Dome原型。這款原型頭顯是多年研究和反復(fù)探索的結(jié)果。，Oculus拉開了下一步的帷幕。

Half Dome 1（左）結(jié)合了具有更寬視場的機(jī)械變焦顯示器，可改善視覺沉浸感。Half Half Dome 2（中）和Half Dome 3（右）則旨在實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀的人體工學(xué)和舒適感，涵蓋視覺和物理。

Half Dome 1：更高沉浸感且視覺舒適的顯示器

Half Dome 1是Oculus首個實(shí)現(xiàn)了兩個關(guān)鍵里程碑的原型。首先，它采用菲涅爾透鏡，支持140度視場；其次，它能夠根據(jù)眼動追蹤來移動屏幕。即便在查看近距離對象時，設(shè)備都可以確保圖像保持清晰。這是邁向更高沉浸感且視覺舒適的VR顯示器的第一步。

今天，F(xiàn)acebook分享了一個全新的變焦概念原型Half Dome 2。這是由Display Systems Research（顯示系統(tǒng)研究）團(tuán)隊與FRL其他多支團(tuán)隊緊密合作的成果。

Half Dome 2：打造更舒適，更緊湊的顯示器

最初的Half Dome原型優(yōu)先考慮視覺沉浸感，而Half Dome 2原型則主要瞄準(zhǔn)視覺和物理方面的人體工學(xué)和舒適性。與最初的Half Dome原型相比，Half Dome 2既小又輕，因?yàn)樗梢詫⒐饴氛郫B成非常小的體積。

Half Dome 2原型將光路折疊成小體積，從而縮小了頭顯的尺寸，并且將重量減少了200克。

總體而言，F(xiàn)acebook已經(jīng)相較于Half Dome 1大幅改善了形狀參數(shù)，同時減少了200克的重量。盡管Half Dome 2的視場比Half Dome 1窄，但依然比Oculus Quest寬20％。

變焦硬件同樣有了長足的進(jìn)步。左邊是Half Dome 2的機(jī)械變焦模塊；右邊是Half Dome 1的機(jī)械變焦模塊。

機(jī)械變焦系統(tǒng)依靠音圈致動器和撓性鉸鏈陣列。它們可以減少摩擦，最大程度地減少噪音，并最大限度地延長機(jī)械零件的使用壽命，這是相較于Half Dome 1原型的進(jìn)步。

Half Dome 3：用電子變焦實(shí)現(xiàn)更緊湊的結(jié)構(gòu)

Oculus同時展示了Half Dome系列的電子變焦版本。這個原型采用了新型液晶透鏡來代替移動式機(jī)械零件。所述的新型液晶透鏡是由交替堆疊的兩個薄款平面光學(xué)元件制成：偏振相關(guān)透鏡和可切換半波板。

Half Dome 3的電子變焦系統(tǒng)（左）比Half Dome 1原型的機(jī)械系統(tǒng)（右）更小，從而進(jìn)一步減小了頭顯的整體尺寸。

偏振相關(guān)透鏡非常特別，因?yàn)槠浣咕鄷鶕?jù)偏振態(tài)而變化。通過改變施加到可切換板的電壓，你可以在兩個焦距之間切換。這可能會產(chǎn)生一組優(yōu)秀的數(shù)字雙焦點(diǎn)，但不一定能帶來舒適的VR體驗(yàn)。通過將一系列偏振相關(guān)透鏡和可切換半波片堆疊在一起，你可以實(shí)現(xiàn)平滑的變焦，并能夠舒適，無縫地調(diào)整焦點(diǎn)。

下面我們來看一下原型模塊。這個GIF動圖是由電子變焦透鏡模塊所記錄。這是對擺在植物期房的恐龍玩具的真實(shí)拍攝鏡頭?？铸堧x攝像頭更近。在左側(cè)，橙色突出說明了透鏡處于“開啟”狀態(tài)；當(dāng)它關(guān)閉時，焦點(diǎn)將轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)方的對象（植物）。

如你所見，液晶透鏡在不同深度之間移動焦點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)平滑的變焦，Oculus解決了液晶透鏡的堆疊問題，每增加一對透鏡，焦平面的數(shù)量就會增加一倍。在上面的示例中，6個液晶透鏡掃過了64個焦平面。

Half Dome 3用液晶透鏡代替了原來Half Dome原型的移動式機(jī)械組件，消除了噪音，振動和機(jī)械復(fù)雜性，并且改善了人體工學(xué)。

除了消除了移動式組件之外，這種電子方法較于前代原型同時具有明顯更優(yōu)的形狀參數(shù)。當(dāng)Oculus將電子模塊集成到完整的原型頭顯中時，它定義了VR人體工學(xué)的最新技術(shù)水平。

當(dāng)然，這依然屬于研究階段，在左側(cè)關(guān)閉變焦的情況下，磁帶會變得模糊不清，但在右側(cè)，電子方法能夠在所有深度復(fù)刻機(jī)械系統(tǒng)的平滑變焦體驗(yàn)。這顯示出非常大的潛力。

Half Dome系列原型的最新版本以數(shù)字方式在大量焦點(diǎn)狀態(tài)之間切換。與機(jī)械變焦顯示器一樣，眾多的焦點(diǎn)狀態(tài)看起來都是連續(xù)發(fā)生。Oculus表示：“我們首次實(shí)現(xiàn)了更符合人體工程學(xué)的設(shè)計，并且大大減輕了重量。這為我們開啟了未來之門。屆時，我們一次將可以在虛擬現(xiàn)實(shí)中工作數(shù)小時，并使用遍布理想虛擬工作空間的任意數(shù)量數(shù)字白板來與其他用戶合作。盡管Half Dome依然是在研發(fā)之中，但我們很高興看到我們的變焦研究已經(jīng)將我們帶到了下一步。”

編輯：hfy