轻量化双焦平面空间复用头戴显示器

"Lightweight spatial-multiplexed dual focal-plane head-mounted display using two freeform prisms" 这篇研究论文探讨了头戴式显示器（Head-Mounted Display, HMD）在三维（3D）视觉体验中的一个重要问题，即调节眼睛的聚焦（Accommodation）和集合（Convergence）对减轻视觉疲劳的重要性。传统的立体HMD由于只有一个固定成像平面，无法匹配不同深度的3D虚拟对象，导致观看者的聚焦和集合不匹配，从而可能引起视觉不适。 论文提出了一种轻量级的空间多路复用双焦平面HMD设计，该设计利用两个自由形态（Freeform）棱镜来解决这一问题。自由形态棱镜是一种非传统的光学元件，其表面形状可以精确地设计以实现特定的光路调整。在这种HMD系统中，这两个自由形态棱镜被用来创建两个独立的焦平面，使得左右眼分别看到的3D图像可以在不同的深度上呈现，更接近自然的视觉体验。 通过这种方法，论文的作者们——程德文、王庆峰、王永田和金国藩——成功地实现了HMD的聚焦深度可调性，使得观看者的眼睛可以根据虚拟物体的深度进行自然的聚焦变化，同时保持集合运动与之匹配。这种创新设计有助于减少观看3D内容时的视觉疲劳，并且由于采用了轻量化的设计，使得设备更加便携。 该研究发表在2013年3月的《中国光学快报》（Chinese Optics Letters），卷11，第3期，文章编号031201。文章于2012年8月27日提交，10月10日接受，2013年2月6日在线发布。王永田教授是通讯作者，工作单位为北京理工大学光电学院和清华大学精密测量技术与仪器国家重点实验室。 这项研究为3D显示技术提供了一个重要的解决方案，通过改进HMD的设计，使得虚拟现实体验更接近真实世界的视觉感受，对于提升用户体验和推动虚拟现实技术的发展具有重要意义。