(映维网Nweon 2025年05月20日)在视觉科学中,视觉辐辏Vergence和视觉调节Accommodation是两个关键生理过程,并且是人类立体视觉和深度感知的核心机制之一。
Vergence视觉辐辏是指双眼视线为对准不同距离的对象而发生的协同运动,这包括:
会聚(Convergence):当注视近处对象时,双眼向鼻侧转动(视线内聚)
发散(Divergence):当注视远处对象时,双眼向颞侧转动(视线外展)
Accommodation视觉调节是指眼睛通过改变晶状体曲率(睫状肌收缩/放松),调整焦距以清晰对焦不同距离对象的过程,这包括
看近处:睫状肌收缩 → 晶状体变凸 → 焦距缩短。
看远处:睫状肌放松 → 晶状体扁平 → 焦距拉长。
在现实世界情景中,两者可以自然联动并同步变化,例如在看近物时双眼会聚,晶状体变凸。但VR/AR的问题是,无论你在VR世界中看向何方,你都只是盯着屏幕,亦即看着相同的距离。
换句话说,视觉调节(弯曲眼睛晶状体以聚焦不同距离的对象)永远不会改变,但视觉辐辏(眼睛向内旋转以将每只眼睛的视图重叠成一个对齐图像)却会出现,所以会导致视觉辐辏调节冲突Vergence-Accommodation Conflict/VAC。
视觉辐辏调节冲突可能会降低头显舒适度和视觉清晰度。在一份专利申请中,Meta就提出了用于为XR设备提供具有所需Vergence Distance视觉辐辏距离的图像的技术。
在一个实施例中,计算设备可以通过相对于在XR环境中显示的虚拟内容确定与用户的每只眼睛相关联的一个或多个特征来确定上下文。计算设备然后可以基于与用户的每只眼睛相关联的一个或多个特征,确定在第一显示器显示的虚拟内容的第一组坐标和在第二显示器显示的虚拟内容的第二组坐标的映射。
例如,计算设备可以通过确定期望的视觉辐辏距离或期望的瞳距中的一个或多个来确定第一组坐标和第二组坐标的映射。
在某些实施例中,计算设备随后可以基于第一组坐标和第二组坐标的映射生成要在第一显示器和第二显示器呈现的复合虚拟内容。
图1示出XR显示设备100的横截面。波导115可以由具有一个或多个折射率的一种或多种材料组成。显示器110可包括波导115和用户眼睛120之间的一个或多个光学元件。光学元件可以作用于校正图像光160中的像差,放大图像光160,对图像光160进行其他光学调整,或执行它们的组合。
XR显示设备100可以包括光源,例如发射描绘一个或多个图像的投影光155的投影仪112。一个或多个控制器130可以控制投影仪112和摄像头126A和126B的操作。
图2示出XR环境200的等距视图。XR环境200可以是XR显示设备100的组件。XR环境200可包括至少一个投影仪112、波导115和控制器130。内容渲染器132可以生成内容的表示,并由投影仪112作为投影光155投影。
所述内容渲染器132可将所述内容的表示发送给控制器130,所述控制器130又可基于所述内容生成显示指令并将所述显示指令发送给所述投影仪112。
图3示出提供视觉辐辏距离的实施例300。
图302演示了用于传统渲染的视图,而示例图304演示了视觉辐辏距离渲染技术。
示例图304描述了虚拟面板传统渲染一样占据每个用户眼睛的相同视场。
当用户在XR环境中移动时,面板的边界可以与放置在XR环境中特定位置的2D显示器一致。利用目前的辐辏距渲染技术,2D内容可以在四边形内向用户的耳朵方向移动(例如在左眼图像中向左移动)。
当2D内容移位时,绘制均匀的颜色区域。在所示的示例图304中,2D内容已缩小以允许位移而不剪切。另外,每对线306和308都通过其对应眼的近面板的图标,然后在顶部的远平面上交叉。
所以,用户似乎是在更远的辐辏距离看到面板的内容。可以在每个图像中向相反方向移动内容以提供更近的视觉辐辏距离。
图4示出了一个工作流程图400。
工作流程图400可以包括定义的显示器110的几何形状。例如,XR显示设备100的显示器110的几何形状可以包括2D表面的位置、方向和形状。
可以包括识别XR显示设备100的显示器在XR环境内相对于每个用户的眼睛120的位置。例如,可以从XR显示设备100的一个或多个追踪摄像头检测用户的头部姿态。
在一个实施例中,用户的头部姿势可以预测。具体地说,要渲染的图像可以映射到显示器,以便对象以相对于用户的正确角度出现。同样,用户眼睛的位置和透镜的几何畸变可以考虑在内。
在一个实施例中,工作流图400可以包括计算相对于显示器110的每个用户眼120的二维纹理坐标之间的映射。
例如,XR显示设备可以利用位移方程来基于例如期望的视觉辐辏距离、用户的头部位置、瞳孔间距等来计算映射。
在一个实施例中,对于具有所需视觉辐辏距离的显示远于显示器110,与每个用户的眼睛120相对应的显示器110的虚拟内容可以暂时地移位,例如朝向所述用户的耳朵。
接下来,可以生成复合虚拟内容,其中3D虚拟内容和2D虚拟内容均基于前述计算的映射进行精确映射。
例如,XR显示设备100可以将在功能块412生成的2D虚拟内容和在功能块414生成的3D虚拟内容合并在一起,并进一步调整所述3D虚拟内容和所述2D虚拟内容,以使所述显示器110正确显示,例如透镜畸变校正。
在一个实施例中,可能希望将2D虚拟内容的位置限制为与显示器110的虚拟位置相对应的3D虚拟内容内的位置。
为了补偿或避免裁剪,可能需要减小2D虚拟内容的大小,因为它将在显示器110上显示给每个用户的眼睛120。
图5示出了为XR设备提供具有需要视觉辐辏距离的图像的显示器。
方法500可以从502开始,其中一个或多个处理设备在计算设备的第一显示器和第二显示器上呈现XR环境。
然后在504,继续使用一个或多个处理设备确定相对于用户的XR环境的上下文情景。例如,确定上下文可以包括确定与用户的每只眼睛相关联的一个或多个特征。
然后,方法500可以在506继续使用一个或多个处理设备,并基于与用户的每只眼睛相关联的一个或多个特征,确定在第一显示器显示的虚拟内容的第一组坐标和在第二显示器上显示的虚拟内容的第二组坐标的映射。
例如,确定第一组坐标和第二组坐标的映射可包括确定所期望的视觉辐辏距离、所期望的瞳距、用户头部位置或用户头部转动中的一个或多个。
然后,方法500可以在508继续使用一个或多个处理设备,基于第一组坐标和第二组坐标的映射,生成要在第一显示和第二显示上显示的复合虚拟内容。
例如,生成要在第一显示器和第二显示器上显示的复合虚拟内容可包括生成和合并虚拟内容的2D内容和虚拟内容的3D内容。
然后,方法500可以在510结束,其中一个或多个处理设备在第一显示和第二显示重新呈现复合虚拟内容。
相关专利:Meta Patent | Displays with vergence distance for extended reality devices
名为“Displays with vergence distance for extended reality devices”的Meta专利申请最初在2023年10月提交,并在日前由美国专利商标局公布。




