增强现实和虚拟现实设备通常被视为单纯的“休闲”或“游戏”设备,但它们在工业、教育和医疗领域的应用正显著增加。对于所有这些应用场景而言,一款轻便、舒适且适合长时间佩戴的设备至关重要。
在本篇博客中,我们将探讨如何通过解决AR和VR领域最重要的视觉舒适度问题之一——融合-调节冲突(VAC)来实现这一目标。
设备类型与VAC
根据向用户显示图像的方式,增强现实设备大致可分为两类:透视型和穿透型。
透视型增强现实设备允许用户直接观察真实世界——它们通常配备透明镜片/显示屏,与普通眼镜非常相似。
透视式AR设备并非如此,它们依赖于外部安装的摄像头拍摄的真实世界视频流,并将这些画面呈现在用户的显示屏上——这种方法有时被称为“混合”现实。
虚拟现实设备的运作原理与透视增强现实类似,但不会呈现真实世界的景象——用户所见的一切都是完全虚拟的。不过,虚拟现实设备通常配备透视摄像头及相关功能,这些功能通常用于保障用户安全(例如Meta的Guardian功能)。
随着佩戴率的提高,尤其是佩戴时间的延长,主要挑战在于如何在长时间使用过程中提供舒适自然的视觉体验。舒适性因素之一,也是最需要解决的问题,便是VAC问题。
什么是VAC?它为何如此重要?
视差错(VAC)是一种视觉现象,发生于大脑接收到的双眼内聚与调节之间存在不匹配信号时。内聚是指双眼向内或向外转动以聚焦于一定距离外的物体,而调节则是眼球晶状体进行调整,以便在视网膜上形成清晰的图像。这两种机制协同作用,从而形成清晰连贯的图像。

虚拟现实中的辐辏-调节冲突*
然而,在增强现实(AR)和虚拟现实(VR)中,辐辏和调节的线索往往不匹配。这是因为虚拟图像显示在固定的二维平面上,而现实世界则具有变化的深度。 例如,如果设备渲染的物体看起来离用户很近,双眼需要向内聚拢才能将其聚焦为单一物体,但同时也需要调节以适应固定的显示平面。这导致两种线索之间产生冲突,从而难以正确聚焦。VAC(辐辏-调节冲突)可能引发眼部疲劳、视觉疲劳、头痛,并降低沉浸感。
解决 VAC 问题
解决VAC问题的一种方法是使用可调焦透镜。这类透镜能够根据虚拟场景动态调整焦距。通过这种方式,可调焦透镜可以减少或消除聚光距离与调节距离之间的偏差,从而提供更自然、更舒适的观看体验。
可调式液晶透镜——一种柔性轻量化的解决方案
FlexEnable 的可调焦透镜由液晶(LC)材料制成,当施加电场时,其折射率会发生变化。通过控制透镜不同区域的电场,可以相应地调节焦距。
我们的LC透镜具有多级屈光度(衡量其折射光线能力的指标)、大光圈(透镜开口的大小)、低功耗,并且既能对准非偏振光,也能对准偏振光。
LC透镜可以通过多种方式集成到AR和VR设备中。 例如,可以通过堆叠来增加透光率,在AR中配置为一对动态推拉透镜,或与其他LC单元结合以实现环境调光等功能。它们还可以进行双轴曲面加工(即在多个方向上具有曲率),从而与现有光学元件的复杂设计相融合。通过将这些透镜与眼动追踪技术相结合,还可以根据用户的注视点提供自适应对焦功能。
FlexEnable 的可调谐 LC 透镜通过为用户提供更自然、更舒适的观看体验,并为产品设计师和原始设备制造商(OEM)开辟新的功能和外形设计可能性,从而提升了增强现实(AR)和虚拟现实(VR)的性能;同时,它还能帮助头显设备变得更小、更轻,从而进一步提升佩戴舒适度。
如果您想了解更多关于我们可调谐LC透镜的信息,或希望讨论您的具体需求,请通过info@flexenable.com联系我们,或使用我们的联系表单。
*VAC图片来自https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=123242579(Rosedaler—本人作品,CC BY-SA 4.0)
