VR | 首爾大學(xué)開發(fā)新型短焦距VR光學(xué)系統(tǒng)，可大幅降低設(shè)備體積和尺寸

CINNO Research產(chǎn)業(yè)資訊，首爾大學(xué)工學(xué)院3月29日表示，電氣和信息工程部李炳浩教授團(tuán)隊開發(fā)出新的VR顯示技術(shù)，可以大幅降低大型頭戴式VR(虛擬現(xiàn)實)設(shè)備的尺寸。

根據(jù)韓媒Beyondpost報道，通過此次研究，或許可以解決那些曾經(jīng)成為VR普及最大障礙的礙手礙腳、佩戴不舒適的問題。

傳統(tǒng)VR顯示屏體積大的原因是內(nèi)部存在的空間。為了減少這個空間的厚度，需要減少VR光學(xué)儀鏡頭的焦距，但是為了在眼睛和鏡頭之間需要確保的最小距離(視距，Eye Relief)，存在著不能使用過短焦距鏡頭的限制。研究團(tuán)隊著手設(shè)計新的VR光學(xué)系統(tǒng)，以克服這些限制。

研究團(tuán)隊提出的鏡頭陣列VR顯示，是在現(xiàn)有鏡頭外，再追加插入二元鏡頭陣列的結(jié)構(gòu)。二元鏡頭陣列是小鏡頭并行排列的光學(xué)元件。在這個光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，視距在確保不變的同時，還能減少鏡頭的實際焦距，因此可以將所需的空間與現(xiàn)有空間相比減少一半以下。

此外，研究團(tuán)隊采用了折疊光通道技術(shù)，通過控制光偏振狀態(tài)，使光線在光學(xué)系統(tǒng)的空間內(nèi)前后來回運行。這樣，只需很短的物理距離，就能達(dá)到與確保足夠的光通路一樣的效果，額外減少了三分之一所需的空間。因此，體積總計減少到六分之一以下。由此，研究團(tuán)隊成功開發(fā)出了理論上只需要3.3毫米厚的空間的VR光學(xué)儀設(shè)計。

這項技術(shù)的核心是通過光場(Light Field)分析來彌補(bǔ)鏡頭排列固有的缺點，并對VR進(jìn)行相應(yīng)的性能優(yōu)化。研究團(tuán)隊研發(fā)的顯示光學(xué)儀不僅厚度薄，而且實現(xiàn)了寬102度，縱102度的寬視角，8.8mm寬的瞳孔中心位置區(qū)域(Eye-Box)，擁有20mm的視距的性能卓越的眼鏡型VR顯示。

研究團(tuán)隊公開了使用液晶顯示器(LCD)顯示面板和Fresnel鏡頭制作的眼鏡型VR樣品。該眼鏡型裝置包括內(nèi)部空間、液晶面板及Fresnel鏡頭等所需元件在內(nèi)的厚度僅為8.8毫米。

研究論文第一作者方基勝研究員表示：“此次設(shè)計的眼鏡型VR顯示屏將解決10年來無法解決的佩戴不舒適及使用環(huán)境有限等問題，進(jìn)一步發(fā)展了分辨率等性能，是一款像真正的眼鏡一樣，日常生活中可以一直佩戴的虛擬現(xiàn)實及增強(qiáng)現(xiàn)實硬件產(chǎn)品。”李炳浩教授表示：“這是一個創(chuàng)新技術(shù)，開啟了VR設(shè)備的新篇章。”這項技術(shù)已經(jīng)申請了國際專利，如果有企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)，在一兩年內(nèi)就可以實現(xiàn)商業(yè)化。

此次研究成果將于3月29日在虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域的世界性學(xué)術(shù)會議IEEE VR上發(fā)表，并于3月25日發(fā)表在權(quán)威學(xué)術(shù)期刊“IEEE TVCG(Transactions on Visualization and Computer Graphics)”上。該研究得到了科技信息通信部及信息通信企劃評價院(IITP)的數(shù)字內(nèi)容原創(chuàng)技術(shù)開發(fā)事業(yè)的支持。