據(jù)RoadtoVR報(bào)道，美國(guó)肯特州立大學(xué)和Meta Reality Labs的一項(xiàng)新研究展示了一款可用于制造變焦VR頭顯的動(dòng)態(tài)聚焦LC透鏡。

迄今為止，市場(chǎng)上所有消費(fèi)類VR頭顯都基于立體視覺以渲染圖像，立體視覺可以創(chuàng)建支持雙眼的輻輳反射（注視近物時(shí)產(chǎn)生的雙眼會(huì)聚反射）3D圖像，但不支持單眼的調(diào)節(jié)反射（眼睛晶狀體不同深度的光聚焦）。

現(xiàn)實(shí)世界里，這兩種視覺反射機(jī)制均同時(shí)進(jìn)行，但在VR環(huán)境，卻不協(xié)同，當(dāng)用戶按需持續(xù)注視時(shí)，相對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)反射機(jī)制卻靜止了（因?yàn)榉瓷涔饩€都來自相同的距離），因此，該領(lǐng)域研究人員表示，VAC會(huì)導(dǎo)致眼睛疲勞，使用戶難以專注于近眼圖像，甚至可能會(huì)破壞視覺沉浸感。

目前，研究人員已研究了大量可正確支持聚散和調(diào)節(jié)的變焦頭顯技術(shù)實(shí)驗(yàn)，例如全息顯示屏和多焦平面，但似乎沒有人推出一個(gè)實(shí)用、經(jīng)濟(jì)高效且能大規(guī)模應(yīng)用的VAC解決方案。

為此，肯特州立大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)提出了采用動(dòng)態(tài)聚焦LC透鏡、調(diào)整電壓以改變焦距的潛在VAC解決方案，為使動(dòng)態(tài)聚焦LC透鏡集成至頭顯——同時(shí)保持低延遲——研究人員設(shè)計(jì)了一個(gè)帶有一系列“相位重置”的大型動(dòng)態(tài)聚焦液晶鏡頭，“相位重置”不是為了減小其寬度而分割鏡頭（如菲涅爾透鏡），而是彼此分開供電，因此每個(gè)段式液晶仍然可以足夠快響應(yīng)，以適配于變焦頭顯。

2022 Display Week期間，研究人員描述了5cm動(dòng)態(tài)聚焦LC透鏡的特征，以衡量其性能以及優(yōu)缺點(diǎn)。

“優(yōu)勢(shì)”方面，研究人員表示，動(dòng)態(tài)對(duì)焦鏡頭可實(shí)現(xiàn)鏡頭中心的高圖像呈像，同時(shí)支持從-0.80 D到+0.80 D的動(dòng)態(tài)對(duì)焦范圍和低于500ms的延遲響應(yīng)。

目前90Hz頭顯每11ms（每秒90次）向用戶顯示一個(gè)新幀，作為對(duì)比，500ms的響應(yīng)時(shí)間相當(dāng)于2Hz（每秒兩次），雖然這比頭顯的幀速率慢得多，但考慮眼睛可以自適應(yīng)新焦距，該響應(yīng)可在實(shí)用速率之內(nèi)，此外，研究人員表示，還可以通過堆疊多個(gè)鏡頭以加快響應(yīng)時(shí)間。

“弱勢(shì)”方面，研究人員發(fā)現(xiàn)動(dòng)態(tài)聚焦LC透鏡由于相位重置而使透鏡邊緣圖像質(zhì)量下降，為此，團(tuán)隊(duì)還探索了一種旨在減少偽影的掩蔽技術(shù)。

最終，研究人員得出結(jié)論，實(shí)驗(yàn)性動(dòng)態(tài)聚焦LC鏡頭在大約30°的注視角度內(nèi)提供了“可能可接受的「圖像質(zhì)量」值「…」”，這與現(xiàn)今許多采用菲涅爾透鏡的VR頭顯的圖像質(zhì)量下降原因相似。

研究人員表示，要真正利用這項(xiàng)技術(shù)開發(fā)變焦頭顯，須將動(dòng)態(tài)聚焦LC鏡頭與傳統(tǒng)鏡頭整合，方能實(shí)現(xiàn)VR頭顯所需的光學(xué)管道，另外，精確的眼動(dòng)追蹤功能也是必要的，這樣系統(tǒng)才能知道用戶具體注視方向，從而根據(jù)該深度正確調(diào)整鏡頭焦距。

基于該透鏡性能測(cè)量方法和基準(zhǔn)，未來，研究人員可以采用上述解決方案以檢測(cè)項(xiàng)目，或?qū)ρ菔驹O(shè)計(jì)進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)。