卡内基梅隆大学研究多焦点显示器，在VR产生自然焦点模糊
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在VR头显中产生自然焦点模糊的组件
（映维网Nweon 2023年07月05日）困扰现代VR/AR头显的一个重大挑战是视觉辐辏调节冲突。在现实世界中，人眼可以自然地对焦一个对象，而世界的其他元素则脱离焦点。VR/AR的问题是，无论你在数字世界中看向何方，你都只是盯着固定的屏幕，亦即看着相同的距离。换句话说，视觉调节（弯曲眼睛晶状体以聚焦不同距离的对象）永远不会改变，但视觉辐辏（眼睛向内旋转以将每只眼睛的视图重叠成一个对齐图像）却会出现，从而导致视觉辐辏调节冲突。
视觉辐辏调节冲突容易造成用户产生眼睛疲劳，恶心，头晕等问题。针对这种情况，行业厂商纷纷尝试的一个主要解决方案是能够相应地改变焦距或提供不同焦平面的变焦式头显。
针对这个问题，卡内基梅隆大学的研究人员日前展示了一种可以在VR头显中产生自然焦点模糊的方法，而他们将所述设备称为Split-Lohmann多焦点显示器。
Split-Lohmann多焦点显示器是一种近眼3D显示器，它能够通过一次曝光同时产生密集的焦平面。团队的关键创新是一种光学排列Split Lohmann，它可以在传统显示器实现高度的深度局部控制。
给定RGBD图像形式的场景，研究人员使用RGB显示器来投影彩色图像，而相位空间光调制器SLM则显示深度图的简单分析功能。这可以产生一个3D多焦点场景，不需要时间复用。
上面这个视频是使用尼康Z5相机获得的焦点堆栈。Split-Lohmann显示器具有诸多理想的功能，包括以高空间和深度分辨率处理具有复杂深度图的场景，以及大光学扩展量。另外，计算管道的极端简单性同时令交互式3D内容的实时操作成为可能。
研究人员表示：“大多数头戴式显示器缺乏呈现焦点线索的能力。传统的头戴式耳机由一个2D屏幕和一个透镜组成，使屏幕看起来与眼睛保持固定距离。然而，显示的图像依然是平面。我们创造了一种可以同时将显示器的像素定位在离眼睛不同距离的地方的透镜。”
这项技术借鉴了20世纪70年代首次发展起来的概念，一种称为Lohmann Lense的焦距可调技术。它由两个称为立方相板的光学元件组成，并通过相互移动两个元件来调节焦点。然而，这种方法需要机械运动以及存在较慢的操作速度。
团队构思的显示器将Lohmann Lense分开，将两个立方相板放置在光学系统的不同位置。然后，在它们之间放置的相位调制器允许光学转换，而不是机械转换。这个系统同时允许场景的不同部分放置在之于眼睛的不同距离。
研究人员指出：“这个系统的优点是，我们可以创建一个虚拟的3D场景，它满足眼睛的调节，而无需求助于高速焦点堆栈。所有的操作都是实时进行，这对近眼显示非常有利。”
