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          菲涅爾透鏡與VR鏡頭的關系

          談到菲涅爾透鏡和它們將如何影響虛擬現實頭顯示器,我們應該首先注意顯示器的大小。虛擬現實頭顯示器的尺寸越大,它阻擋的視圖越多,視野越寬。然而,如果顯示器太大,整個設備可能太大。從這個角度來看,顯示器越小越好。
          解決這個問題的一個辦法是讓屏幕靠近你的眼睛。這有兩個優點:
          第一,你不需要更大的顯示器來獲得更寬的視野;其次,根據阿基米德杠桿原理,顯示器離你的臉越近,它施加的力就越小。不幸的是,聚焦在太近的物體上會導致眼睛不適,這限制了你設置顯示的距離。
          這提出了一個問題。我們的正常視野可以達到180度。作為參考,當前頭部顯示屏的對角線長度可以是大約7英寸(18厘米),并且盡可能舒適地靠近眼睛,該屏幕將占據相對較小的視野。結果是,用戶需要通過一個非常狹窄的視角來感知你的虛擬世界,就像在現實世界中使用眼罩一樣。

          菲涅爾透鏡

          解決這個問題的部分方法是在臉部和顯示器之間設置一個或一系列菲涅爾透鏡。我們的目標是折射光線,并使用一個實質上是放大鏡的透鏡來為您提供更廣闊的視野。你甚至可以將顯示屏移動到一個通常會讓眼睛不舒服的位置,合適的鏡頭會讓視野更舒適。
          然而,當你試圖通過鏡頭擴大視野時,你將面臨上述像差問題。相機鏡頭通過一堆復雜的鏡頭來解決這個問題,試圖消除所有像差,并為您提供清晰、無失真的圖像。不幸的是,這菲涅爾透鏡將增加整個設備的重量和長度,以及相當大的一部分成本。
          目前的答案是在HTC Vive、Oculus Rift和其他頭部顯示器中發現的菲涅爾透鏡。菲涅爾透鏡相對較薄,刻有一系列刻有同心圓的環,這些環可以根據光的不同入射部分相應地折射光。如果設計正確,這有助于克服僅使用單個透鏡時遇到的像差。因此,你不需要像相機一樣使用很多鏡頭。
          然而,這并不能解決所有的問題。雖然菲涅爾透鏡提供了廣闊的視野,并且在單個透鏡中消除了大多數色差,但是它們不能克服鏡筒失真或枕形失真的問題。
          當代頭戴式顯示器的選擇從軟件方面開始:圖像在鏡頭畸變的相反方向上預先畸變,這樣當觀看圖像時,用戶可以獲得(幾乎)正確的圖像。例如,如果鏡頭會產生枕形失真,您必須使用桶形失真來預變形圖像,反之亦然。
          通過這種方式,您可以獲得寬視野的正確圖像,并有效地減小顯示器的尺寸。
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