Varjo XR-4凝視自動對焦XR頭顯

Varjo將可變焦距攝像機傳遞系統引入虛擬和混合現實市場。在這篇文章中，Varjo詳細介紹了在其產品Varjo XR-4焦點版的凝視自動對焦功能。

可變焦距光學系統的必要性

如今，市面上的大多數XR HMDs都使用定焦光學系統，這意味著顯示焦距是不能改變的。人眼可以分辨高達大約每度60像素的細節，但定焦光學器件的問題在于，實際上，它們在30 PPD左右就會達到分辨率極限。

這是因為需要平衡：一方面，鏡頭光圈需要足夠小以適應景深以覆蓋目標PPD下的整個工作范圍，例如從20cm到無窮大。另一方面，孔徑不能太小，因為需要一定量的光到達傳感器，以便圖像處理器產生無噪聲的高質量圖像。并且這些光需要非常接近衍射極限，以避免縮小孔徑實際上降低有效分辨率。曝光時間也不能做得太長，因為XR HMDs需要高速攝像(至少90Hz)，例如，在快節奏的訓練場景中，曝光時間甚至必須降低到1/90s以下，以減少運動模糊。

出于類似的原因，手機早就從定焦相機過渡到了變焦相機。事實上，人眼也是一種可變焦距光學系統。Varjo如今將可變焦距攝像機直通系統引入XR頭顯市場。

凝視驅動自動對焦系統

可變焦距和固定焦距相機的景深

可變焦距相機以DoF為代價強化了PPD和到達傳感器的光量，一次只允許很小的距離范圍對焦。現在的問題變成了：我們如何在正確的距離聚焦，以及我們如何足夠快地做到這一點？

你可能熟悉手機的對焦方式：在屏幕上點擊一個物體，相機會評估不同的對焦距離，并選擇提取物體最高頻率的距離。這對于XR HMDs來說并不友好。

XR-4 Focal Edition擁有精心校準的光學系統、及其快速的對焦致動器(從一端到另一端不到一毫秒)——最重要的是，Varjo開發了一種模仿人眼的新型自動對焦系統。

用激光雷達和視線跟蹤確定焦距

其原理是使用先進的激光雷達深度傳感器以200赫茲的頻率追蹤使用者的目光，最終實現比人眼更快地調整到正確的焦距。最終的結果是盡可能自然的實現自動變焦：無論看向哪里，使用者都會看到對焦的圖像，對焦速度非常快，以至于大多數情況下我們不會發掘變焦的過程。如同一開始就沒有通過攝像頭看現實世界一樣。

Varjo可以通過選擇與凝視聚焦距離相關的凝視位置周圍的激光雷達深度樣本來消除對焦困難的情況，例如凝視手指之間的物體。你可能會擔心，在注視點之外，物體可能沒有聚焦。XR-4 Focal Edition的光圈大約是人類虹膜的大小，因此即便是遇到類似情況其也能像人眼一樣工作。

任務關鍵型工作的主要優勢

從30PPD到50PPD

在真實世界中，我們周圍的幾乎所有東西都是為人類視覺系統的分辨率而設計的，無論是我最喜歡的雜志的字體大小，還是我電腦顯示器的分辨率，或者是鍵盤上字體的大小。

如果在XR中沒有達到人眼的分辨率，會迫使你把你正在看的東西靠近你的眼睛，有效地改變你的自然行為。這在許多用例中是不可能實現的，尤其是在高級培訓中。你用來訓練的儀器已經被仔細地優化以適合人類的視覺，你的頭會被要求固定于特定的位置。因此在虛擬訓練中飛行員無法探過頭去讀儀表，因為在實際情況下你不會這么做。Varjo XR-4焦點版的可變焦距功能允許通過攝像頭像用你的眼睛一樣看清真實世界。