VR|厚度仅2.5毫米，NVIDIA研发全息光波导VR方案( 二 ) 英伟达

为了进一步缩减硬件体积， NVIDIA采用了一个仿造瞳孔的光波导结构，来取代分束器，从而将全息成像位置改为人眼前。此外，还采用更轻的几何相位透镜（GP）来取代目镜。 GP仅支持几种特定的光束偏振，由于大多数SLM仅支持线性偏振光，因此NVIDIA在SLM和GP透镜之间加入了一个四分之一波片（QWP）。

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。

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。