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索尼专利或将为PSVR 2带来下一代弗雷内尔透镜

我们上周得知PSVR 2将使用弗勒涅尔透镜,这种透镜相对传统透镜具有许多优点,但也存在一个很大的缺点:神光环。然而,索尼可能有一招可以让头戴式显示器的弗勒涅尔透镜在竞争中占据优势。

正如我们上周解释的关于PSVR 2透镜的揭示所示,目前市场上的主要消费级VR头显都采用了弗勒涅尔透镜,但它们遗憾地带来了一个主要的缺点,即“神光环”。这是一个视觉上的瑕疵,特别在高对比度元素(如黑色背景上的白色文字)中非常明显,会出现从透镜中心向外放射的光束。这是透镜相关的问题;无论你将多少分辨率投射到显示器上,或者你使用何种类型的显示器,图像始终会受到神光环的负面影响。
弗勒涅尔透镜(1)和传统透镜(2)之间的比较。弗勒涅尔透镜的整体弯曲率相同,但更紧凑。
整个行业似乎倾向于使用弗勒涅尔透镜,因为它们为轻量化和紧凑的光学设计提供了更大的灵活性。高端光学系统(如数码单反相机的镜头)通常会将多个透镜元件依次堆叠在一起,以达到所需的光学特性,但由于多元件光学会带来额外的成本、复杂性和尺寸,这在VR头显中很少采用。
我们是否注定要在使用弗勒涅尔透镜的VR头显中面临神光环的困扰?也许不是。而PlayStation 2可能是第一个真正解决这个问题的头戴式显示器。
索尼在2020年获得的一项专利提出了一种“可以抑制[神光环]的弗勒涅尔透镜制造方法”。
该专利描述了在弗勒涅尔透镜的表面上添加“吸光部分”,这些部分实际上并不对透镜的整体形状产生影响(脊线的背面)。据理论推测,这将通过防止光在透镜的这些部分散射来减少神光环。专利显示了几种安排吸光部分的方式,包括在透镜表面和嵌入透镜内部。
如果你曾经看过现代VR头显中的弗勒涅尔透镜,你就知道它的脊线是多么微小。在只对透镜上那些不理想的部分施加吸光材料可能会很困难。
HP的Reverb G2头显;放大镜镜头中小脊线的细节 | 摄影:Road to VR 网站
索尼的专利提出了几种不同的制造这样一个透镜的方法。其中之一涉及在整个透镜表面上应用一个阻挡光线的“遮罩”,然后利用一种曝光技术仅移除光线需要通过的部分。
另一种方法则提议在开始时即给吸光材料造型,然后将透镜围绕它形成,以使脊线与吸光结构完美对齐。

这是一个有趣的想法,据我们所知,尚未在任何一个VR头显中采用过。
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像索尼这样的大公司通常会申请很多专利,其中许多从未成为实际产品。无法判断所描述的方法是否适用于大规模制造。因此,很难说这可能最终用于PSVR 2,但这个选择是存在的。
至少我们至少知道索尼申请了该专利,并考虑到了VR头显。虽然这项专利很容易适用于公司的许多其他与光学相关的业务领域 – 毕竟他们自己生产高端相机和镜头 – 但这个专利专门是由索尼互动娱乐公司申请的,该部门负责PlayStation。此外,该专利还特别提到在“头戴式显示器”中使用两个弗勒涅尔透镜放在显示器前。

在公司展示最终设计之前,我们不太可能获得有关PSVR 2透镜的更多细节,预计会在今年公布。

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