深入VR之前 你应该知道的VR头显透镜原理

2016-5-26 13:35| 发布者: VR先知| 查看: 1535 |来自: 为之网

摘要: 要理解虚拟现实头显透镜的工作原理,首先要搞懂眼睛是如何看到事物的。眼睛瞳孔后有晶状体,也就是眼珠子。眼睛的背面有感官器,可以将入射光转换成有用的可视的信息。晶状体将光折射到感官器。晶状体弯曲率取决于眼 ...

要理解虚拟现实头显透镜的工作原理,首先要搞懂眼睛是如何看到事物的。


眼睛瞳孔后有晶状体,也就是眼珠子。眼睛的背面有感官器,可以将入射光转换成有用的可视的信息。


晶状体将光折射到感官器。晶状体弯曲率取决于眼睛与物体的间距。如果物体距离近,晶状体就需要大幅弯曲,呈现清晰的图像。如果物体距离较远,晶状体只需稍微弯曲就可以。


这就是为什么当你在电脑前长时间工作时,应该每间隔一小时就需要朝远方看看。这有效防止视觉疲劳,放松晶状体。


随着年纪增长,晶状体失去弹性,折射光的能力就会变差。这就是为什么青少年能看清7cm近的物体,而老年人却做不到。


所以,想要看清距离我们眼睛3-7cm的头显内的事物,事实上是不容易的。这就是虚拟现实透镜的作用,它可以折射光,方便人眼看清事物。HTC Vive内置菲涅尔透镜;Oculus Rift CV1内置混合菲涅尔透镜,使得透镜更薄,折射光的方式更便于人眼看清事物。


医学镜片便是基于这样的工作原理纠正散光、近视、远视等问题的。镜片修正入射光,使眼睛可读取信息。


理解菲涅尔透镜

如果眼睛注视着远方,那注视点是无限远的。也就意味着光线是平行的,晶状体处于休息状态。


如果物体像这只小苍蝇靠近你的眼睛,你要一直看着它,那晶状体就会弯曲,光线平行状态就会打破。想要一直看着这只苍蝇的话,所有从苍蝇身上发出的单一的光,都需要聚焦在眼睛的一点上。


如果苍蝇靠近太近的话,晶状体弹性不够,无法弯曲,眼睛就失去了焦点。


这就是为什么头显需要特制的透镜,以便能修正晶状体的光源的角度,重新被人眼读取。


因为光束是从不同角度射到晶状体上的,所以会感觉眼睛与事物的距离较远,而事实上距离并没有那么远。


为了头显透镜能更薄更轻,部分头显使用了菲涅尔透镜。这款透镜与普通透镜的曲率一致,但其一面刻录了大小不一的螺纹。


但使用菲涅尔透镜意味着你需要做出一定的牺牲。你可以制作出多螺纹透镜,从而能看到更清晰的图像。但是光线无法聚焦在一点上,曲率也总是不正确的。


另外,你也可以使用螺纹较少的菲涅尔透镜,有助于光束集中和提高对比度,但图像的清晰度就会受损。


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