焦距流暢變動(dòng) Lemnis研發(fā)液態(tài)透鏡變焦VR頭顯

　　2018年12月04日，眼動(dòng)追蹤是一項(xiàng)重要的技術(shù)，許多人認(rèn)為這是下一代VR硬件中的“必備元素”。但要實(shí)現(xiàn)一個(gè)與真實(shí)別無(wú)二致的虛擬世界，這只是解決問(wèn)題的第一步。視覺(jué)輻輳調(diào)節(jié)沖突是困擾VR的一大難題，而位于新加坡的Lemnis Technologies提出了一種變焦原型，并旨在為頭顯廠商提供相應(yīng)的硬件與軟件解決方案。

　　與Oculus早前演示的變焦頭顯原型不同(將眼動(dòng)追蹤與物理調(diào)整焦距的移動(dòng)顯示器相結(jié)合)，對(duì)于Lemnis“Verifocal”平臺(tái)上的最新原型，其采用了基于Alvarez透鏡設(shè)計(jì)的光學(xué)元件。Alvarez是由物理學(xué)家路易斯·阿爾瓦雷斯(Luis Alvarez)于60年代發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)，它結(jié)合了兩個(gè)可調(diào)節(jié)透鏡，可以提供各種焦平面。

　　這同樣需要眼動(dòng)追蹤，但將顯示器移動(dòng)調(diào)節(jié)焦距的任務(wù)移到了透鏡本身，令其動(dòng)態(tài)地根據(jù)用戶焦點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整。據(jù)悉，Lemnis已經(jīng)開(kāi)發(fā)了包含可調(diào)節(jié)顯示器的原型。

　　Lemnis Technologies聯(lián)合創(chuàng)始人Pierre-Yves Lafont向德國(guó)VR媒體VRODO介紹了這個(gè)面向商業(yè)市場(chǎng)的平臺(tái)，他們希望為頭顯廠商提供現(xiàn)成的軟件與硬件解決方案。他們的“Verifocal”VR套件原型可以集成至WMR頭顯之中，而設(shè)備看起來(lái)相當(dāng)符合標(biāo)準(zhǔn)的形狀參數(shù)。

　　Lafont表示，全新的Verifocal原型可以根據(jù)用戶注視點(diǎn)不斷地移動(dòng)焦平面，并提供25厘米到無(wú)限遠(yuǎn)的焦距。他解釋說(shuō)：“與只有兩個(gè)焦平面的Magic Leap(One)相比，我們的設(shè)備沒(méi)有固定數(shù)量的焦平面。結(jié)果是焦距可以流暢變動(dòng)，可以覆蓋整個(gè)視覺(jué)調(diào)節(jié)范圍。”

　　為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，他們研發(fā)的變焦軟件引擎將分析場(chǎng)景，利用眼動(dòng)追蹤器輸出和用戶視力參數(shù)來(lái)估計(jì)最佳焦點(diǎn)。接下來(lái)，自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)可以相應(yīng)地調(diào)整焦點(diǎn)并同步校正失真。

　　當(dāng)被問(wèn)及為何選擇探索Alvarez光學(xué)元件的時(shí)候，Lafont向VRODO解釋說(shuō)：“就概念上看，移動(dòng)屏幕很簡(jiǎn)單，在機(jī)械上它可以在短期內(nèi)實(shí)施。諸如Alvarez透鏡的其他方法可以進(jìn)一步改善光學(xué)質(zhì)量。對(duì)于AR來(lái)說(shuō)，視覺(jué)輻輳調(diào)節(jié)沖突更為關(guān)鍵，而液態(tài)透鏡十分有前景，而且在這個(gè)方向上有很多工作要做。Lemnis的優(yōu)勢(shì)在于，我們的Verifocal平臺(tái)可以與所有這些方法協(xié)同工作。我們已經(jīng)具備了將其中任何一個(gè)集成到合作伙伴頭顯中的專業(yè)知識(shí)與流程。”

　　百度百科：液態(tài)透鏡是將液體作為透鏡，通過(guò)改變液體的曲率來(lái)改變焦距。現(xiàn)在較為成熟的液體透鏡是利用介質(zhì)上電潤(rùn)濕(EWOD)原理的可變焦光透鏡。它可以通過(guò)外加電壓改變液滴的形狀，進(jìn)而改變其焦距。

　　Lemnis在一開(kāi)始將把目光瞄準(zhǔn)企業(yè)市場(chǎng)，因?yàn)閷?duì)企業(yè)而言“質(zhì)量最為重要，并對(duì)價(jià)格沒(méi)有那么敏感。”Laffont認(rèn)為VR市場(chǎng)最終將能達(dá)到一個(gè)關(guān)鍵的規(guī)模，從而令制造價(jià)格下降，而變焦顯示器可能會(huì)出現(xiàn)在大多數(shù)VR頭顯之中。

　　Lemnis Technologies創(chuàng)辦于2017年，由來(lái)自麻省理工學(xué)院，布朗大學(xué)，蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院，法國(guó)國(guó)家信息與自動(dòng)化研究所，新加坡國(guó)立大學(xué)，新加坡南洋理工大學(xué)，韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院等學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)，以及迪士尼研究院，飛利浦，NEC等公司的科學(xué)家和工程師組成。

　　視覺(jué)輻輳調(diào)節(jié)沖突

　　在頭顯之外，眼睛的肌肉會(huì)自動(dòng)改變晶體形狀，將光線彎曲到視網(wǎng)膜，使其變得清晰。同時(shí)，雙眼將會(huì)聚在你所注視的真實(shí)世界對(duì)象上，從而在你的大腦中創(chuàng)造出一幅畫(huà)面。

　　簡(jiǎn)而言之，當(dāng)頭顯在相較于眼睛的靜態(tài)距離下顯示光線時(shí)，視覺(jué)輻輳調(diào)節(jié)沖突就會(huì)出現(xiàn)。這將導(dǎo)致眼睛疲勞，無(wú)法看清你正在注視的虛擬對(duì)象。

　　在搭載固定焦距顯示器或光學(xué)元件的頭顯中，眼睛感知與多年來(lái)形成的肌肉記憶將產(chǎn)生沖突。例如你正在注視幾米外的對(duì)象，這時(shí)眼睛將會(huì)聚在這個(gè)對(duì)象之上，但晶狀體永遠(yuǎn)不會(huì)改變形狀，因?yàn)楣饩�總是來(lái)自靜態(tài)源。更多與視覺(jué)輻輳調(diào)節(jié)沖突的介紹請(qǐng)閱讀“不僅是注視點(diǎn)渲染，眼動(dòng)追蹤為何是VR變革者”