超短焦光学会成为VR的主流吗

青亭网( ID:qingtinwang )--链接科技前沿,服务商业创新

OC6 Half Dome 3

昨天华为刚刚发布了最新款VR Glass,其最受瞩目的还是超短焦光学方案,大厂一出手,自然获得了较高的关注。

着眼当下,VR还存在太多不足,光学显示、重量、便携性应该是排在前几位且最能影响VR普及过程的几大因素。同时,这几个因素也存在相互联系,例如当光学系统足够小巧时,机身体积和重量也容易控制。因此,今天我们就来从光学方面分析一下超短焦VR光学方案。

VR光学的发展

OculusRift_4

Oculus Rift DK1

2012年,Oculus推出Oculus Rift DK1版本,这可以看作是面向大众的主流3DoF VR头显设备。

谷歌Cardboard

2014年,谷歌公布了一项Cardboard方案,其旨在通过纸盒子、两片透镜,以及手机来实现VR的效果,此方案之后也有一众VR盒子类产品模仿。

综合来看,无论是Oculus Rift DK1还是谷歌Cardboard,都是通过2D屏幕+单组透镜的组合,来提升沉浸式效果。这其中,透镜首要作用就是用于用于折射近眼光线,同时也具备放大画面、提升视场角的作用。

但接下来发现,影响VR观感的因素太多,其中透镜在色彩、畸变等多方面的问题比较严重。也即是说,VR光学方面依然还有极高的进步空间,无论是屏幕还是透镜。

fresnel

菲涅尔透镜(a常规透镜,b减轻重量,c则减轻重量和厚度)

而在HTC Vive和Oculus Rift正式版头显都采用了菲涅尔类型透镜,目的在于降低透镜厚度,目前主流的VR头显几乎也都采用这类透镜或其它轻薄型的透镜。

现阶段,VR设备依然谈不上普及,因此更多的厂商开始寻求更多样化设计的VR。小巧、便携、显示清晰等则成了各个硬件厂商们的新目标。为此近些年开始更多头戴光影类产品,其中有的专属观影设备;有的则是VR头显,强调观影属性。

varjo-alpha-prototype

Varjo VR-1

目前从单屏幕+透镜的模式已经衍生出:短焦型(如:3Glasses X1、华为VR Glass)、双目组合型(如:Varjo)、物理变焦型(Oculus Half Dome 1/2/3)、大视野类(如小派8K)等。

当然,本文讨论的是短焦型产品,因此接下来我们将目光聚焦在此类产品上。

现有产品

以短焦型产品为例,2017年国内VR厂商蚁视曾宣称即将推出一款“复眼光学类”VR产品,特点就是小巧、轻便,光学原理就是超短焦方案,可惜最终产品未曾面世。今年3Glasses X1,华为VR Glass两款产品都采用超短焦技术方案。

从外观和形态来看,采用超短焦技术的VR头显体积都及其小巧,由于短焦光学的原理,因此整个透镜模组和此前VR产品的体积和厚度都大幅降低,这一点带来的改变还是非常大的。

微信截图_20190410233311

3Glasses X1

以3Glasses X1为例,该机采用分体式方案,计算模块为颈挂方案,支持连接其它Type C设备(需支持DP-Out),其宣称头显部分的重量在150g以内,宣称厚度为23.5mm。

3Glasses X1 (15)

3Glasses X1超短焦光学方案

光学方面,3Glasses X1是与京东方合作研发,并且宣称向业界开放提供此光学模组。具体细节上,其视场角达到88.6度,并且支持0-600度屈光调节,结合自身的2.1英寸1200×1200分辨率(单眼)的LCD屏幕,观感还算不错。

1569489540772

华为VR Glass

华为VR Glass头显部分重166g,视场角参数暂时未知(猜测处于同一水准),华为在发布会上表示:VR Glass厚度仅26.6mm,比“传统”VR更轻薄,结合折叠式的镜腿,让整体便携性大幅提升高。

华为VR Glass

华为VR Glass超短焦光学方案

根据民生证券的分析,华为VR Glass光学系统方面则是与歌尔合作,屏幕为京东方/LG的2.1英寸LCD屏幕,分辨率为1600×1600(单眼)。

其特点是采用了3段式折叠光路,共有6层镀膜,支持0-700度屈光调节,并号称边缘不模糊。

上面是已经发布的产品,接下来我们来看看目前尚未发布,但已公布原型机的两款产品,分别是:Varjo VR和Oculus Half Dome。

vality-3-768x432

Vality VR

Vality VR同样于今年亮相超短焦VR原型机,头显原型机的重量约200g,FOV约80度。宣称最终版重量可控制在150g以下,FOV提高到85度。

与上述两款采用LCD屏幕不同的是,Vality VR采用了OLED显示屏,分辨率也高达单眼2K级别,PPD达60,号称接近“人眼级别级显示效果”,可以看清VR中的字体。未来还计划加入Inside-Out定位追踪能力。当然,Vality VR定位于企业级VR头显,预计售价约1000美元。

而Half Dome最初于2018年F8大会上公布,其最大特点就是采用变焦显示系统,但结构采用的是物理结构,光学模组体积较大,但是视觉提升确实很明显。

71764276_2210502842580564_2805174549836988416_n

左至右:Half Dome 1、Half Dome 2、Half Dome 3

而在刚刚结束的Oculus Connect 6开发者大户上,Oculus接连公布了Half Dome 2和Half Dome 3两款原型机。从产品形态来看,左至右:Half Dome 2、Half Dome 3的产品体积正在逐渐缩小,而这其中最大的改变就在于光学模组。

72067023_2469953319733067_551553828932026368_n

左:Half Dome 3光学系统;右:Half Dome 1光学系统

根据OC6大会上公布的消息,Half Dome 3采用更先进的光学方案,其通过由液晶屏组成的透镜,代替传统机械组件,实现更好的光学显示。最终Half Dome 3光学模组体积要比初代小很多,而且也更轻薄,具体视场角和重量暂未公布。

ezgif-2-6fac16e155a5

据悉,其中关键技术在于液晶屏由薄薄的双面光学元件打造,基于偏振透镜和可切换半波片。通过在不同深度的液晶屏之间进行画面切换,实现平滑的变焦显示。每增加一对透镜,焦平面数量会增加一倍,上图为64个焦平面的显示效果。

当然,Half Dome 3也属于短焦光学范畴,只不过和其它产品比,Half Dome 3厉害之处在于具有超短焦光学优势的情况下,还能带来出色的变焦显示能力。Oculus自称:这套光学方案定义了VR人体工学的最新技术水平。

短焦光学的未来

毫无疑问,超短焦目前已经成为发展趋势,因为未来VR肯定会朝着小型化、轻便化的方向去发展。

至于超短焦光学方案的诞生,京东方VR&AR战略部邹斌向青亭网表示:“超短焦光学方案对于VR设备小型化是很难绕开的一个门槛,对于改善佩戴体验有很重要的意义,未来会成为VR领域重要的发展方向之一。”

虽然说超短焦能够带来更小巧、轻便的机身,对于VR小型化有很大帮助,但是它的缺点也是显而易见的,例如:FOV目前普遍偏小,LCD材质的小尺寸高分屏太少。

邹斌表示:“超短焦光学方案不仅受光学透镜、屏幕影响,还涉及反射偏振膜等光学材料、散热、精密加工等技术,技术门槛非常高。”

言外之意,超短焦光学想要提升FOV并非一件易事,因此短期内提升市场价,还是看大厂吧,比如Oculus。

当下业界非常关注的Oculus在下一代PC VR方面的动作,本届OC6已经能够看出一些端倪,例如:即将在Quest上推出的手势识别、Half Dome 3中的光学方案,以及FRL研究院的眼球追踪,虚拟头像素和虚拟化身等,似乎将会成为下代Rift的几大亮点。

目前来看,无论是VR一体机还是PC VR,小型化的趋势已经不可阻挡,能否成为主流虽然难肯定,但很可能会催生一个独特类别的产品,这类产品就是以便携为主要卖点。

那么问题来了,对于你来说:FOV更重要呢?还是小巧、便携更重要呢?

更多精彩内容,关注青亭网微信号(ID:qingtinwang),或者来微博@青亭网与我们互动!转载请注明版权和原文链接!
青亭网

微信扫码关注青亭网

青亭网

青亭 | 前沿科技交流群01

责任编辑:hi188
分享到QQ 分享到微信
切换注册

登录

忘记密码 ?

您也可以使用第三方帐号快捷登录

Q Q 登 录
微 博 登 录
切换登录

注册