HoloLens新專利，可通過(guò)三種方案，擴(kuò)大FOV

如何提高頭戴設(shè)備的FOV一直是廠商們研發(fā)中的重點(diǎn)，因?yàn)轭^戴設(shè)備的FOV不足是無(wú)法創(chuàng)造完全沉浸的體驗(yàn)。有一種十分簡(jiǎn)單粗暴的方法，就是增加顯示設(shè)備的尺寸，這樣自然FOV會(huì)變大，但是成本和重量的約束讓這個(gè)方案變得不切實(shí)際。因?yàn)榈湫偷娘@示設(shè)備已經(jīng)十分復(fù)雜，制作起來(lái)十分昂貴。同時(shí)，用戶在使用時(shí)周邊視覺(jué)較少，這也是一種資源的浪費(fèi)。

所以只好在顯示設(shè)備本身上下功夫了，HoloLens在17年1月提交的專利就是這種解決方案，而該專利在近日審核通過(guò)了，讓我們一起來(lái)看看吧。

HoloLens這次的專利，提供了三種解決方案，重點(diǎn)是后兩種方案中使用的小透鏡陣列來(lái)達(dá)到擴(kuò)大FOV的目的。通過(guò)光源向小透鏡陣列的相應(yīng)小透鏡發(fā)射光線，小透鏡再折射入人眼，來(lái)擴(kuò)大FOV。

通常來(lái)說(shuō)使用小透鏡會(huì)影響透視性能，因?yàn)楸砻鏁?huì)反射光線。但是在設(shè)計(jì)的時(shí)候，采用部分反射的表面，將仍然透過(guò)一部分光，與此同時(shí)將表面與折射率先關(guān)，使得光的失真被最小化或者消除。

第一種是顯示方案20，主要由發(fā)光基板26和全息基板28組成。

光源30－1～30－5用粘合劑固定在發(fā)光基板26上，可以是無(wú)機(jī)發(fā)光二極管（ILED），比OLED更小、更有效，并且不易受到水分的傷害 。

工作時(shí)光源向全息基板發(fā)光，全息基板由光學(xué)元件組成，可將數(shù)字圖像編碼到全息基板的表面。眼動(dòng)追蹤器32提供信息，使得顯示設(shè)備根據(jù)眼睛位置渲染圖像，讓圖像通過(guò)電子和光學(xué)的方式設(shè)置到用戶的瞳孔位置。

第二種方案顯示裝置34，主要由光源36、小透鏡陣列38組成。

小透鏡指的是相對(duì)來(lái)說(shuō)很小的透鏡，使用的還是傳統(tǒng)的研磨，拋光工藝制造。在一些案例中，還可以使用布拉格透鏡或者是菲涅爾透鏡等其他適合環(huán)境需要的光學(xué)元件。

這里就不是方案1中的反射原理了，光源直接將光發(fā)射到其對(duì)應(yīng)的小透鏡上，小透鏡將光聚焦后朝向用戶的眼睛，再經(jīng)過(guò)人眼的聚焦就能獲得清晰的圖像了。

而小透鏡的材料也可以是其他材料，比如電敏性材料。比如在斷電時(shí)，小透鏡基本保持光學(xué)平坦的狀態(tài)，使得透過(guò)小透鏡的光基本不變。當(dāng)通電時(shí)，小透鏡可以重新調(diào)節(jié)光向，使得光線對(duì)準(zhǔn)用戶的眼睛。

或者是用流體填充結(jié)構(gòu)來(lái)替代小透鏡，這樣就能獲得可切換的小透鏡陣列了。通過(guò)在基板上設(shè)計(jì)可延展的薄膜，來(lái)形成填充流體的空腔。在施加壓力的時(shí)候，膜產(chǎn)生彎曲來(lái)形成透鏡，沒(méi)有壓力的時(shí)候，結(jié)構(gòu)保持不變。