深入VR之前 你应该知道VR头显透镜原理

转自：http://www.gamelook.com.cn/2016/03/246817

要理解虚拟现实头显透镜的工作原理，首先要搞懂眼睛是如何看到事物的。

眼睛瞳孔后有晶状体，也就是眼珠子。眼睛的背面有感官器，可以将入射光转换成有用的可视的信息。

晶状体将光折射到感官器。晶状体弯曲率取决于眼睛与物体的间距。如果物体距离近，晶状体就需要大幅弯曲，呈现清晰的图像。如果物体距离较远，晶状体只需稍微弯曲就可以。

这就是为什么当你在电脑前长时间工作时，应该每间隔一小时就需要朝远方看看。这有效防止视觉疲劳，放松晶状体。

随着年纪增长，晶状体失去弹性，折射光的能力就会变差。这就是为什么青少年能看清7cm近的物体，而老年人却做不到。

所以，想要看清距离我们眼睛3-7cm的头显内的事物，事实上是不容易的。这就是虚拟现实透镜的作用，它可以折射光，方便人眼看清事物。HTC Vive内置菲涅尔透镜；Oculus Rift CV1内置混合菲涅尔透镜，使得透镜更薄，折射光的方式更便于人眼看清事物。

医学镜片便是基于这样的工作原理纠正散光、近视、远视等问题的。镜片修正入射光，使眼睛可读取信息。

理解菲涅尔透镜

如果眼睛注视着远方，那注视点是无限远的。也就意味着光线是平行的，晶状体处于休息状态。

如果物体像这只小苍蝇靠近你的眼睛，你要一直看着它，那晶状体就会弯曲，光线平行状态就会打破。想要一直看着这只苍蝇的话，所有从苍蝇身上发出的单一的光，都需要聚焦在眼睛的一点上。

如果苍蝇靠近太近的话，晶状体弹性不够，无法弯曲，眼睛就失去了焦点。

这就是为什么头显需要特制的透镜，以便能修正晶状体的光源的角度，重新被人眼读取。

因为光束是从不同角度射到晶状体上的，所以会感觉眼睛与事物的距离较远，而事实上距离并没有那么远。

为了头显透镜能更薄更轻，部分头显使用了菲涅尔透镜。这款透镜与普通透镜的曲率一致，但其一面刻录了大小不一的螺纹。

但使用菲涅尔透镜意味着你需要做出一定的牺牲。你可以制作出多螺纹透镜，从而能看到更清晰的图像。但是光线无法聚焦在一点上，曲率也总是不正确的。

另外，你也可以使用螺纹较少的菲涅尔透镜，有助于光束集中和提高对比度，但图像的清晰度就会受损。

这就是虚拟现实头显透镜的基本工作原理。