Oculus展示新突破“焦点平面显示技术”，让近视人群使用VR头盔时摘掉眼镜

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据雷锋说。(公开号码:雷锋。oculus research的vr和ar R&D中心最近发布了一项名为“聚焦平面显示”的新技术，试图改善当今vr耳机的视觉会聚调节冲突。问题(真空现象，这就是我们通常所说的聚焦冲突，请阅读雷锋详细解释后的背景介绍。)，该公司称这项技术为“突破性”进步。

图为oculus研究焦平面显示的原型，图像来源:oculus

目前，oculus research已经发表了一篇关于这项技术的论文，并计划在今年7月的siggraph会议上展示这项技术。该公司的官方报告称:

焦平面显示技术模仿人眼在不同距离的物体之间自然改变焦点的方式。与之前通过增加更多聚焦区域来获得相同景深的方法不同，这种新技术使用空光调制器(slms)来改变光进入显示器的方式，使得头盔显示器在3d物体上的焦点弯曲，从而增加景深并最大化显示的空距离。这种技术可以提高图像的清晰度，并使用户的vr体验更加逼真和自然。该项目结合了先进的硬件工程技术、科学的医学成像技术、计算机视觉研究和最先进的算法技术，旨在推动下一代虚拟现实设备的发展。这项研究综合运用了许多学科的前沿方法，这也是我们的第一次尝试。将来，这项技术甚至可以让近视的人在使用虚拟现实设备时摘下眼镜。

项目研究人员使用空光调制器有选择地弯曲光线，从而改变图像不同区域的焦点调整。

oculus研究科学家nathan matsuda、alexander fix和douglas lanman发表的论文对这项技术解释如下:

焦平面显示延续了先前的变焦和多焦点的概念，并根据场景内容进一步定制视觉图像。由于近年来自适应成像技术应用的研究基础，我们展示了新的相位调制器空间光调制器实现焦平面显示概念的能力。我们构建了一个概念验证原型来展示高像素多聚焦的结果，并展示了一个完整的最优联合聚焦平面和彩色图像分解的解决方案框架。通过结合基于目标的焦散线、视网膜扫描显示和其他自适应头盔显示器的概念，我们希望本研究能够启发研究者使用新的显示技术来解决头盔显示器中视觉会聚调节的冲突。

当然，这种技术不是解决视觉会聚调节冲突的最佳方式，但oculus打算将这种技术作为当前vr显示技术和未来理想解决方案之间的一种折衷。

Oculus在他的官方博客中写道:“虽然我们离最终产品的实现还有很长的路要走，但这项新技术为未来的研究开辟了一个激动人心的、有价值的新方向。”我们将继续发布新的研究成果，为整个vr/ar行业造福。”

论文中提到的所谓变焦显示是目前的一个研究热点。因为这项技术的目的是使虚拟现实头盔显示器中的光线更接近我们在现实生活中看到的，它使我们的眼睛在虚拟场景中更自然、更舒适地聚焦。这项技术也可以使近视的人在使用虚拟现实头盔时摘下眼镜。

焦平面显示技术仍然需要人眼跟踪，因此它不是一个完美的解决方案。研究人员也承认这种技术在广角情况下很难实现。下图显示了实现“缩放”的不同技术方法的特性评估。

问题背景:视觉聚散性问题——调节冲突

当聚焦在不同距离的物体上时，眼晶体会自行调整曲率。照片来源:由皮尔森·斯科特·福雷斯曼提供

在现实世界中，如果你想聚焦在近处的物体上，眼睛的晶状体会自动弯曲，将物体的光线准确地反射到视网膜上，这样你就可以清楚地看到物体。对于远处的物体，光线从与近处物体不同的角度进入眼睛，因此必须再次调整透镜，以确保光线只能聚焦在视网膜上。这就是为什么当你看着面前的手指时，你身后的景象会变得模糊；相反，如果你聚焦在手指后面的场景，你的手指会变得模糊。这叫做住宿。

视觉会聚指的是眼睛轴的旋转，其中一只眼睛重叠并将单个视角整合到3d图像中。图片来源:许福瑞提供

视觉聚散指的是通过双眼的眼轴的特定旋转将左右单个视角整合成三维图像的过程。当观察远处的物体时，眼睛几乎是平行的，因为眼睛之间的距离与物体之间的距离相比微不足道(这相当于双眼观察到的物体的角度几乎相同)。然而，当观察近处的物体时，你的眼睛必须向内旋转一定的角度，以确保图像的立体效果。你可以通过看你面前的手指来感受这个过程。当你聚焦在附近的手指时，你会看到手指后面的两个图像，而当你聚焦在远处时，会出现两个手指。

通过对眼睛的精确调节，你的大脑可以用屈光调节或视觉会聚来判断聚焦物体的距离。问题在于，屈光调整和视觉会聚不会自动同时发生，但它们之间有直接的关联。给定任何折射调整，它将对应于视觉会聚；类似地，给定视觉会聚，存在相应的折射调整。在人类婴儿期，正确的肌肉记忆是通过大脑和眼睛的合作形成的，这种合作总是可以在不思考的情况下同时发生。

然而，在今天的ar/vr耳机中，受光学设计的限制，屈光调节和视觉会聚不能与人眼同时调节。在ar/vr的头盔中，有一个显示器，可以在离双眼3英寸的地方播放虚拟图像，还有一个透镜，可以将光线聚焦在眼睛上(就像人类眼睛中的透镜可以将外部光线聚焦在视网膜上一样)。但是因为显示器和眼睛之间的距离是固定的，所以图像中所有物体的光线都从相同的距离开始。因此，即使在虚拟场景中有一座五公里远的山和一个五英寸远的咖啡杯，进入你眼睛的光线角度是相同的(这意味着你眼睛的折射能力不会改变)。

因此，头盔中恒定的屈光调节和不断变化的双眼视觉会聚之间存在冲突。因此，在vr/ar显示中，调整左右眼的不同图像，使双眼能够调整不同距离物体之间的焦点，是立体光学的关键。

当然，雷锋。com认为，在未来，我们可以真正开发出最逼真、最舒适的vr/ar显示技术，消除视觉会聚调整的冲突，并让二者携手并进，就像我们在现实世界中所看到的那样。

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来源：搜狐微门户