研究人员开发出在VR耳机中产生自然焦点模糊的新方法

当我们感知周围的世界时，其中的某些部分会变得清晰或模糊。虽然这种视觉提示对于人类来说是很自然的，但技术却很难模仿，尤其是在3D显示器中。卡内基梅隆大学的研究人员开发了一种在虚拟现实耳机中生成自然焦点模糊的新方法，称为Split-Lohmann多焦点显示器。

眼睛有一个晶状体，通过改变其焦距，它可以聚焦在特定深度的物体上，以锐利的细节解析它们，而其他深度的点就会散焦。眼睛的这种特征(称为调节)是3D显示器需要满足的一个关键线索。

“大多数头戴式显示器缺乏呈现焦点提示的能力，”电气和计算机工程教授阿斯温·桑卡拉纳拉亚南(AswinSankaranarayanan)说。“传统的头显由2D屏幕和镜头组成，使屏幕看起来与眼睛的距离固定。但是，显示的图像保持平面。我们创建了一种镜头，可以同时将显示器的像素定位在不同的距离处从眼睛里。”

该技术重新审视了20世纪70年代首次开发的想法，当时首次发明了一种称为罗曼透镜的焦点可调技术。它们由两个称为立方相位板的光学元件组成，允许通过相对于彼此移动两个元件来调整焦点。然而，这种方法需要机械运动以及较慢的运行速度，这两者在AR/VR显示器中都是不受欢迎的。

新的显示器将罗曼透镜分开，将两个立方板放置在光学系统的不同部分。位于它们之间的相位调制器允许光学平移，而不是机械平移。该系统还有一个额外的好处。底层的安排允许场景的不同部分受到不同量的平移，因此被放置在距眼睛不同的距离处。

“该系统的优势在于，我们可以创建满足眼睛调节能力的虚拟3D场景，而无需借助高速对焦堆栈。而且一切都是实时运行的，这对于近眼显示非常有利。”秦英思解释道，博士。电气和计算机工程专业的学生，​​也是这项工作的主要作者。

聚焦技术的改进将使从摄影到游戏的许多学科受益，但医疗技术可能受益最大。

“娱乐之外的其他领域也将受益于这种3D显示器，”机器人研究所助理教授、这项工作的合著者MatthewO'Toole说。“该显示器可用于机器人手术，显示器的多焦点功能为外科医生提供了逼真的深度提示。”