研究人員開發出在虛擬實境頭戴裝置中產生自然焦點模糊的新方法
背景
視覺焦點的調整對於人類而言是自然的現象，但對於科技來說卻較難模仿，特別是在 3D 顯示技術中。卡內基梅隆大學的研究人員開發出了一種新的方法，可以在虛擬實境頭戴裝置中產生自然的焦點模糊，這種方法被稱為 Split-Lohmann 多焦點顯示技術。
人眼的聚焦機制
人眼具有一個透鏡，透過改變這個透鏡的焦距，可以對特定深度的物體進行聚焦，以清晰地解析它們，而其他深度的物體則會模糊。這種人眼的自適應特性是 3D 顯示技術所需要滿足的關鍵線索。
傳統頭戴式裝置的約束
卡內基梅隆大學電子與計算機工程學教授 Aswin Sankaranarayanan 表示：“大多數頭戴式裝置無法呈現真實的焦點線索。傳統的頭戴式裝置由一個 2D 螢幕和一個透鏡組成，使得螢幕看起來與眼睛的距離固定。然而顯示影象仍然是平面的。我們創造了一個可以同時將顯示屏的畫素定位在不同距離的透鏡。”
新方法的原理
這種新的顯示技術對於聚焦具有調整能力的 Lohmann 透鏡的想法進行了重新設計。它將兩個稱為立方相位板的光學元素分開放置在光學系統的不同部位。兩者之間放置的位相調變器可以實現光學上的平移，而不需要機械運動。這種排列方式使得場景的不同部分可以受到不同程度的平移，以便放置在不同距離的位置。
應用與前景
這一對聚焦技術的改進將使眾多領域受益，從攝影到遊戲。但醫療技術可能是其中的最大受益者。協作研究所的助理教授 Matthew O'Toole 表示：“除了娛樂領域之外，還有其他領域將從這種 3D 顯示技術中受益。這種顯示技術可以應用於機器人手術，其中顯示器的多焦點功能為外科醫生提供了逼真的深度線索。”
對 SIGGRAPH 2023 的展望
這個研究團隊將在 2023 年 8 月召開的 SIGGRAPH 2023 會議上發表他們的研究成果。屆時，我們有望更詳細地理解這種新的聚焦技術對虛擬實境頭戴裝置的發展和應用有何影響。
結論
這項研究在虛擬實境頭戴裝置中開發出了一種能夠模擬人眼自然焦點的新方法。這種技術的突破將為不同領域的應用帶來許多好處，並對未來的醫療技術發展產生積極影響。
