新型显示器使用光学映射方式建立了三维图像。OLED屏幕分为四个子面板，每个子屏幕都有一个二维图片。空间复用单元(SMU)将每个图像移动到不同的深度，并且使所有图像的中心与观察轴对齐。通过目镜观察，每个图像看起来都在不同的深度。图片由伊利诺伊大学香槟分校的Liang Gao提供

来自伊利诺伊大学香槟分校的Liang Gao说：“我们想用3D显示屏替代目前使用的AR和VR光学显示模块，以摆脱疲劳的问题。我们的方法可以产生新一代能够整合到任何类型的AR眼镜或VR耳机的3D显示器。”

Gao和Wei Cui在光学学会(OSA)期刊“Optics Letters”上报道了他们的新型光学映射3D显示器。只有1 x 2英寸，新的显示模块可以通过产生深度感来提高观看舒适度，与我们在现实世界中看到的深度相同。

克服视觉疲劳

目前的VR耳机和AR眼镜是以呈现两个二维图像的方式，提示观众的大脑投入到三维场景中。这种类型的立体显示会引起所谓的视觉辐辏-调节冲突，随着时间的推移观众更难融入图像，并引起不适感和视觉疲劳。

新型显示器使用一种称为光学映射的方法来呈现实际的3D图像。这是通过将数码显示分成几个子面板来完成的，每个子面板都创建一个二维图像。子面板图像被移动到不同的深度位置，所有图像的中心是对准的。当用户透过目镜观看时，看起来好像每个图像都处于不同的深度。研究人员还开发了一种混合图像的算法，使深度连续显示以形成统一的3D图像。

新系统的关键器件是空间复用单元，它将子面板图像轴向移动到指定的深度，同时横向地将子图像的中心对准观察轴。在目前的设计中，空间复用单元由空间光调制器组成，可以根据研究人员开发的特定算法对光进行修改。

虽然这种方法可以与任何现代显示技术配合使用，但研究人员采用了一种最新的显示技术——有机发光二极管(OLED)显示器，可以用于商业电视和移动设备上。OLED显示器能够提供极高的分辨率，确保每个子面板都包含足够的像素以保证清晰的图像。

Gao说：“人们尝试过用类似的方法来创建多个平面深度，但是不是同时创建多个深度图像，而是快速地改变图像。然而，这种方法却以牺牲动态范围或对比度作为代价，因为每个图像显示的时间非常短。”

营造深度感

研究人员通过使用它来显示停车场的复杂场景，并将相机放置在目镜前面，以记录人眼将会看到的内容，进而测试该设备。当摄像机聚焦在远处的汽车上，近景就会离焦。同样的，相机可能会聚焦在距离较近的汽车上，而远景就显得模糊。这个测试证实，新显示器的焦点变化可以产生深度感知，就像人类感知场景的深度一样。虽然这个演示是黑白的，但是研究人员说这种技术也可以用来制作彩色图像，尽管横向分辨率降低了。

研究人员正在努力进一步降低系统的体积、重量和功耗。“未来，我们要用另一种光学器件例如体全息光栅代替空间光调制器。因为除了体积更小，这些光栅不积极消耗功率，这将使我们的设备结构更加紧凑，增加了它对于VR耳机或AR眼镜的适用性。”

虽然研究人员目前没有任何商业合作伙伴，但是他们正在与公司进行讨论，新显示器是否可以整合到未来的AR和VR产品中。