提到 VR 眼镜，在你的脑海中想到的可能是一款厚重且体积比普通眼镜要大很多的仪器，这种眼镜的佩戴体验远远不如普通眼镜舒服。而最近，来自英伟达和斯坦福大学的研究人员发表的一项研究成果，将有望改变 VR 眼镜体积庞大的现状。
作为有着广泛前景的一项技术领域，虚拟和增强现实 (VR/AR) 技术将通过各种计算机图形应用程序等为用户带来许多前所未有的体验。而目前将 VR 技术推广的主要障碍之一，正是目前 VR 眼镜的庞大体积，这使得用户的穿戴体验并不舒适。
事实上，目前的 VR 显示器之所以都体积庞大，主要原因就在于 VR 显示光学器件的放大镜原理，具体来说就是小型微型显示器上的图像，必须要通过镜头放大才能转换为最合适用户观看的大小并提供较宽视野的虚拟图像；而这也就要求在显示器和镜头之间需要留出相对较大的距离。正是由于这一原因，才使得目前市面上的 VR 显示器都体积较大且佩戴不舒服。
而在英伟达和斯坦福大学合作的研究中，研究人员则开发出了一款十分轻薄的外观和普通眼镜类似的 VR 显示器，不仅将镜片与人眼之间的距离大大缩减，而且可以提供全彩色的 3D 全息图像显示。在研究中，团队还制作了 VR 眼镜样机，其重量只有 60 克。
这一研究的开发团队，由来自英伟达公司和斯坦福大学的金钟铉（Jonghyun Kim）带领。近日，相关文章也以《用于虚拟现实的全息眼镜》（Holographic Glasses for Virtual Reality）为题发表在了英伟达公司的官网上。
在此之前，为了减小虚拟现实眼镜的厚重体积，许多其他研究提出了不同的解决方案。
例如，在 2013 年，英伟达的研究员设计了基于薄微透镜的镜片距人眼较近的近眼光场显示器。在2015年，英特尔实验室（Intel Labs）通过使用弯曲的微透镜，将这些系统的视场（Field of View/，FOV）扩宽，同一年还有其他科学家提出了用针孔阵列取代微透镜的设计。
不过，这些近眼光场显示器都存在着空间角分辨率折衷的问题，从而使可以呈现的分辨率和视图数量受到限制。
此后，2018 年，Magic Leap 公司的光学设计研究院设计出了饼状透镜，将光路折叠从而减少了镜片到人眼的距离，之后美国中佛罗里达大学光学与光子学院的奥赞·卡克马克奇（Ozan Cakmakci）博士等人提出的全息饼状透镜，则将光学镜片的厚度进一步缩小。
2021 年，首尔国立大学电气与计算机工程学院博士邦齐升（Kiseung Bang）等人提出的 Lenslet VR 显示器，将受饼状透镜中采用的光路折叠原理与微透镜相结合，使得显示器的体积大幅减小。但是该系统的局限在于，只能提供 2D 图像的生成功能。
而该研究中的系统，则可以同时生成多个不同深度的 3D 图像。其开创之处在于，尽管这款 VR 眼镜采用的是全息近眼设计以及薄波导，却仍然能够以轻而薄的体积提供高分辨率的全彩色 3D 图像。
英伟达开发的这款全息眼镜设计由一个瞳孔复制波导、一个空间光调制器（spatial light modulator，SLM）和一个几何相位（geometric phase，GP）透镜组成。
其工作原理简单来说如下图所示：波长为 λ 的相干和准直光被耦合之后，进入并穿过厚度为 𝑡w、折射率为 𝑛w 的波导（Waveguide）。之后，光以 𝜃c 的会聚焦被从波导中耦合出，然后在厚度 𝑡p 的线性偏振器处经过偏振之后，在 SLM 处被调制。其中，SLM 的像素间距为 𝑝s、像素数为 𝑁x × 𝑁y、宽度和高度分别为 𝑤s 和 hs。
之后，被调制的光以 𝜃s 的衍射角向用户眼镜的方向前进并再次遇到波导。在这里，部分光将被光栅以较低的衍射效率被耦合回波导，而其余的非耦合光则将通过厚度为 𝑡q 的四分之一波片（quarter wave plate/QWP），并在厚度为 𝑡L、焦距为 𝑓L 的 GP 透镜处被折射，接着在距离 GP 镜头 𝑑e 的距离的人眼处成像。最终，镜片距离视点的距离为 𝑑e，而所提供的视场则为 𝜃v。
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