Augennahe Displays erweisen sich als die Zukunft tragbarer Geräte und bieten Menschen immersive Virtual-Reality-Erlebnisse. Die Hauptziele bei der Entwicklung dieser Displays bestehen darin, immersive Erlebnisse zu schaffen und visuellen Komfort zu gewährleisten. Während ein größeres Sichtfeld (FOV) das Eintauchen in die virtuelle Realität fördert, ist die Bewältigung des Vergenz-Akkommodations-Konflikts (VAC) für ein komfortables Sehen von entscheidender Bedeutung.
Forscher haben innovative Ansätze zur Bewältigung dieser Herausforderungen untersucht. Ein bedeutender Durchbruch bei augennahen Displays ist die Integration der Lichtfeldtechnologie. Frühere Lichtfeldanzeigen in VR waren jedoch durch ihre geringe Größe und niedrige Auflösung eingeschränkt, was zu eingeschränkten Betrachtungswinkeln und Bildschirmfenstereffekten führte.
Die Autoren eines kürzlich in der veröffentlichten Artikels Zeitschrift für optische Mikrosysteme haben diese Einschränkungen durch den Einsatz eines 3,1-Zoll-3k3k-LC-Displays erfolgreich überwunden. Dennoch stellte der Übergang zu hochauflösenden VR-LCD-Displays Material- und Prozessherausforderungen dar, die Aufmerksamkeit erforderten.
Die Forschung unterstreicht die Bedeutung des Einsatzes hochauflösender Flüssigkristallanzeigen (LCDs), um Probleme bei der Auflösung von Lichtfeldern zu lösen. Die Autoren erarbeiten Strategien zur Verbesserung der LCD-Auflösung, einschließlich Blenden- und Kontrastverhältnissen, durch spezielle Pixeldesigns und Antriebstechniken. Darüber hinaus untersucht der Artikel neuartige Anwendungen der Lichtfeldtechnologie, die über ihre Verwendung in VR-Displays hinausgehen, nämlich bei der Sehkorrektur für VR-Systeme.
„Durch den Einsatz der Lichtfeldtechnologie werden sowohl eine Sehkorrektur als auch eine Erweiterung des Augenraums erreicht, wodurch das gesamte Virtual-Reality-Erlebnis verbessert und der Benutzerkomfort erhöht wird“, sagte Yung-Hsun Wu, einer der Forscher von der Innolux Corporation in Taiwan.
Der Artikel untersucht die Optik der Lichtfeld-Virtual-Reality und demonstriert die Erstellung von Elementarbild-Arrays (EI-Arrays) durch ein Linsenarray und räumlich gemultiplexte Lichtfeldoptiken. Dieser Ansatz erzeugt volumetrische virtuelle Bilder, die die richtige Augenakkommodation genau simulieren, sodass keine VAC-Behandlung erforderlich ist.
Die Autoren konzentrieren sich auf ein kürzlich entwickeltes INNOLUX-LCD mit beeindruckender Auflösung und Pixeldichte. Durch die Einführung einer 15-Grad-Neigung zwischen den Panels wird das binokulare Sichtfeld erweitert, was eine außergewöhnliche Winkelauflösung gewährleistet. Die Modulation Transfer Function (MTF) über das gesamte Bildfeld garantiert die originalgetreue Wiedergabe hochwertiger Bilder.
Darüber hinaus befasst sich der Artikel mit der visuellen Korrektur im Bereich der Lichtfeld-VR. Es führt einen auf Raytracing basierenden grafischen Prozess namens „Corrected Eye Box Mapping“ ein, der die Korrektur von Myopie, Hyperopie und Astigmatismus erleichtert. Dieses Verfahren berücksichtigt Parameter wie sphärische Kraft (SPH), Zylinderkraft (CYL) und Zylinderachse (AXIS) für eine umfassende visuelle Korrektur.
Abschließend bietet das Papier eine umfassende Untersuchung der Entwicklung hochauflösender Lichtfelddisplays, einschließlich Fortschritten im Displaydesign, der Pixelarchitektur und der Sehkorrektur durch die Integration der Lichtfeldtechnologie. Diese Forschung trägt wesentlich zur Weiterentwicklung von Lichtfeldanzeigen bei und ebnet den Weg für bereicherte visuelle Erlebnisse in hochauflösenden VR-Systemen.
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Yung-Hsun Wu et al., Verbesserung der virtuellen Realität mit hochauflösender Lichtfeld-Flüssigkristallanzeigetechnologie, Zeitschrift für optische Mikrosysteme (2023). DOI: 10.1117/1.JOM.3.4.041202