Foveated near-eye display using computational holography

Artırılmış gerçeklik (AG) ekranları endüstriyel, tıbbi ve kullanıcı seviyesi uygulamalardaki potansiyelleri sebebiyle gittikçe daha fazla ilgi çekmekteler. Bilgisayarlar tarafından oluşturulmuş içerikler yardımıyla gerçek dünyanın zenginleştirilebilmesi gözlük şeklindeki AG ekranlara has bir özelliktir ve bu sebeple de bu teknoloji geleceğin ekran teknolojisi olarak görülmektedir. Günümüzde AG ekran tasarımındaki en önemli problem kullanım rahatlığını bozmadan ve gerçek 3 boyutlu görüntü hissini koruyarak geniş görüntü açıları elde edebilmektir. Gerçek 3 boyut deneyimini ve derinlik hissini sağlayabilen tek teknoloji holografidir. Holografik göze yakın ekranlar (HNED) sürekli derinlik algısını ve doğru odaklamayı sağlayarak konforlu bir 3 boyutlu deneyim vaat ederler. Günümüzde var olan HNED'ler kullanılan spatial light modulatorların (SLM) piksel sayılarının düşük olması sebebiyle dar görüntü açılarına ve küçük görüntü pencerelerine sahiptirler. Örnek olarak yaygın HNED mimarilerinde 4K SLM kullanılarak elde edilebilecek görüş açısı 20×10 derecedir. Dinamik olarak görüş penceresi hareket ettirilebilen foveated ekranlar kullanılarak HNED'lerin sorunları çözülebilir. Literatürdeki mimariler hareketli parçalar içermektedir. Hareketli parçaların beraberinde getirdiği hız, boyut ve elektriksel güç kısıtlamaları sebebi ile bu mimariler pratik çözümler değillerdir. Geliştirdiğimiz yeni optik mimari bu kısıtlamaları aşarak geniş görüş açılı HNED'lerin önünü açmaktadır. Yeni mimarimiz kullanıcının baktığı yere göre değişen göz bebeği konumunu hareketli parçalar olmadan kendiliğinden takip etmektedir. Buna ek olarak görüş açısı içerisindeki görüntünün çözünürlüğü insan gözünün optik özelliklerine paralel olarak merkezden kenarlara gidildikçe azalmaktadır ve böylece SLM tarafından sunulan konum – bant-genişliği çarpımı daha efektif kullanılmaktadır. Yeni optik mimari kullanılarak deneysel olarak 28×28 derecelik anlık görüş açısına ve 60×40 derecelik dinamik görüş açısına 4K SLM'ler ile ulaşıldı. Geçmişteki HNED'lere göre anlık görüş açısında 3 kattan fazla ve dinamik görüş açısında 10 kattan fazla iyileştirme yapıldı. Buna ek olarak optik tasarıma özel bir hologram hesaplama algoritması geliştirildi. Hesaplanan hologramlar kullanılarak görüntü kalitesi geliştirildi ve 3 boyutlu derinlik algısı oluşturuldu.