Varjo XR-4凝视自动对焦XR头显

Varjo将可变焦距摄像机传递系统引入虚拟和混合现实市场。在这篇文章中，Varjo详细介绍了在其产品Varjo XR-4焦点版的凝视自动对焦功能。

可变焦距光学系统的必要性

如今，市面上的大多数XR HMDs都使用定焦光学系统，这意味着显示焦距是不能改变的。人眼可以分辨高达大约每度60像素的细节，但定焦光学器件的问题在于，实际上，它们在30 PPD左右就会达到分辨率极限。

这是因为需要平衡：一方面，镜头光圈需要足够小以适应景深以覆盖目标PPD下的整个工作范围，例如从20cm到无穷大。另一方面，孔径不能太小，因为需要一定量的光到达传感器，以便图像处理器产生无噪声的高质量图像。并且这些光需要非常接近衍射极限，以避免缩小孔径实际上降低有效分辨率。曝光时间也不能做得太长，因为XR HMDs需要高速摄像(至少90Hz)，例如，在快节奏的训练场景中，曝光时间甚至必须降低到1/90s以下，以减少运动模糊。

出于类似的原因，手机早就从定焦相机过渡到了变焦相机。事实上，人眼也是一种可变焦距光学系统。Varjo如今将可变焦距摄像机直通系统引入XR头显市场。

凝视驱动自动对焦系统

可变焦距和固定焦距相机的景深

可变焦距相机以DoF为代价强化了PPD和到达传感器的光量，一次只允许很小的距离范围对焦。现在的问题变成了：我们如何在正确的距离聚焦，以及我们如何足够快地做到这一点？

你可能熟悉手机的对焦方式：在屏幕上点击一个物体，相机会评估不同的对焦距离，并选择提取物体最高频率的距离。这对于XR HMDs来说并不友好。

XR-4 Focal Edition拥有精心校准的光学系统、及其快速的对焦致动器(从一端到另一端不到一毫秒)——最重要的是，Varjo开发了一种模仿人眼的新型自动对焦系统。

用激光雷达和视线跟踪确定焦距

其原理是使用先进的激光雷达深度传感器以200赫兹的频率追踪使用者的目光，最终实现比人眼更快地调整到正确的焦距。最终的结果是尽可能自然的实现自动变焦：无论看向哪里，使用者都会看到对焦的图像，对焦速度非常快，以至于大多数情况下我们不会发掘变焦的过程。如同一开始就没有通过摄像头看现实世界一样。

Varjo可以通过选择与凝视聚焦距离相关的凝视位置周围的激光雷达深度样本来消除对焦困难的情况，例如凝视手指之间的物体。你可能会担心，在注视点之外，物体可能没有聚焦。XR-4 Focal Edition的光圈大约是人类虹膜的大小，因此即便是遇到类似情况其也能像人眼一样工作。

任务关键型工作的主要优势

从30PPD到50PPD

在真实世界中，我们周围的几乎所有东西都是为人类视觉系统的分辨率而设计的，无论是我最喜欢的杂志的字体大小，还是我电脑显示器的分辨率，或者是键盘上字体的大小。

如果在XR中没有达到人眼的分辨率，会迫使你把你正在看的东西靠近你的眼睛，有效地改变你的自然行为。这在许多用例中是不可能实现的，尤其是在高级培训中。你用来训练的仪器已经被仔细地优化以适合人类的视觉，你的头会被要求固定于特定的位置。因此在虚拟训练中飞行员无法探过头去读仪表，因为在实际情况下你不会这么做。Varjo XR-4焦点版的可变焦距功能允许通过摄像头像用你的眼睛一样看清真实世界。