Developing head-mounted displays (HMD) that offer uncompromised optical pathways to both digital and physical worlds without encumbrance and discomfort confronts many grand challenges, both from technological perspectives and human factors. Among the many challenges, minimizing visual discomfort is one of the key obstacles. One of the key contributing factors to visual discomfort is the lack of the ability to render proper focus cues in HMDs to stimulate natural eye accommodation responses, which leads to the well-known accommodation-convergence cue discrepancy problem. In this paper, I will provide a summary on the various optical methods approaches toward enabling focus cues in HMDs for both virtual reality (VR) and augmented reality (AR).

In der Produktentwicklung nimmt die Bedeutung von Head-Mounted-Displays (HMD) stetig zu. Mit HMDs ist es möglich, virtuelle Objekte zu betrachten und mit diesen in realem oder virtuellen Kontext zu interagieren. Die Entwicklung von HMDs im Entertainment-Bereich und die nativen Augmented-Reality(AR)-Funktionen von Smartphones und Tablets (Apple Inc. 2019, Google Inc. 2019) machen AR- und Virtual-Reality(VR)-Anwendungen einer breiten Nutzerbasis zugänglich. Die individuelle Entwicklung dieser Anwendungen ist mit heutigen Software-Werkzeugen umfangreich möglich. Im Bereich der Produktentwicklung und Schulung werden die Geräte ebenfalls genutzt, bedürfen jedoch intensiver Erforschung und Anpassung an individuelle Bedürfnisse. Besondere Anforderungen kommen auf AR- und VR-Systeme zu, wenn Nutzende kollaborieren möchten. Anders als im Entertainment-Bereich spielen hier die Genauigkeit der Sensorik, eine konsistente Wahrnehmung aller Teilnehmenden und Möglichkeiten zur Vermittlung von Ideen und Anmerkungen eine tragende Rolle. Als Werkzeug für einen solchen Gedankenaustausch werden neben verbaler Kommunikation und Textverkehr meist Annotationen genutzt. Bedingt durch gerätespezifische Eingabemethoden müssen Annotationssysteme und Annotationen in AR und VR anders gestaltet werden als in klassischen Desktopanwendungen. In einem Review erzeugte Annotationen beinhalten wichtige Informationen, die in den Entwicklungsprozess integriert werden müssen. Dementsprechend bedarf es einer Möglichkeit, Annotationen auch nach dem Review verwenden zu können. Diese verschiedenen Aspekte der Kollaboration sollen im Folgenden näher untersucht werden, um wichtige Erkenntnisse für den Einsatz von HMDs als Basis einer kollaborativen Umgebung zu vermitteln. [... aus der Einleitung]