近日，来自Facebook Reality Labs的研究人员分享了用于XR头显的紧凑型全息镜头的设计与制造新方法。

当今大多数XR设备中使用的透镜是典型的折射透镜，这种透镜相当笨重，尤其是在它们针对某些光学特性进行了优化后。因此XR头显中经常使用菲涅尔(脊状)透镜以提高光学性能，同时又不会增加太多体积。

从理论上讲，全息透镜是XR光学中一种很有前途的方法，因为它们能够在晶圆薄膜的空间内实现与传统透镜相同（甚至更先进）的功能。然而，如今设计和制造具有高光学性能的全息透镜远比典型的折射光学器件要困难得多。

为了使我们更进一步地在XR设备中实际使用全息透镜，FRL的研究人员Changwon Jang、Olivier Mercier、Kiseung Bang、Gang Li、Yang Zhao和Douglas Lanman详细介绍了一种新方法。这可能会在很大程度上使大规模制造Facebook最近展示的那种紧凑型XR眼镜成为可能。

FRL的研究人员于去年12月在期刊《ACM Transactions on Graphics》（第39卷，第6期，第184条）上发表了一篇论文，在其中研究人员写道："我们提出了设计和制造自由形态全息光学元件（HOE）的流水线方法，它可以规定具有复杂相位轮廓和高选择性的体积光栅。我们的方法减少了图像畸变，优化了在所需的波长和角度的衍射效率，并补偿材料在HOE制造过程中的收缩，所有这些都非常有益于VR / AR应用。我们还以一个复杂但平滑变化的体积光栅作为例子展示了第一个全色苛性HOE。"

具体来说，该论文涵盖了建立理论全息透镜设计的优化方法，以及实际制造的两种方法。

一种是使用一对自由形态的折射光学器件来创建目标全息图；论文提出了创建折射光学器件的方法，使它们在全息膜内准确地形成目标全息图。另一种方法涉及到一个全息打印机，用于从平铺的全息贴片创建目标全息图；论文再次提到了优化过程，以便用这种特定的方法准确地在全息薄膜内重现目标全息图，研究人员表示这是一个与第一种方法完全不同的挑战。

虽然论文并没有探索到很深的程度，但作者表示，在未来的研究中还可以尝试将这些相同的方法应用于曲面。

"对于一些VR/AR应用来说，创建具有物理弯曲外形的HOE可能是有益的，例如，用于弯曲的挡风玻璃或眼镜的HOE。我们期望我们的制造框架能够很好地扩展并覆盖这种情况，因为当前的两种方法都并未要求HOE必须是平面的，算法1的优化方法可以适用于与曲面的射线相交，"研究人员写道。"作为我们方法的一部分，优化HOE的形状将为我们提供更大的自由度，并将扩大应用范围，但这项研究工作将在未来进行。"