编译/VR陀螺

Panamorph 以电影镜头而闻名，几十年来也一直活跃在虚拟现实显示技术领域。

最近，Panamorph 开发了一种新的 VR 头显设计，采用所谓的出瞳调制 (EPM) 技术，以更低的功耗提供更高的图像质量，同时通过使用 LCD 面板来降低头显成本。

为了解更多信息，Display Daily 的 Chris Chinnock 采访了 Panamorph 首席执行官 Shawn Kelly。以下为对话内容（基于原文，编译略有修改）：

Chris Chinnock：为什么出瞳调制对于 VR 显示行业来说是一个如此重要的发展？

Shawn Kelly：两个主要原因：首先，EPM 意味着 VR 头显可以提供更高的对比度和清晰度，而功耗(和冷却要求)比现在的产品要低得多。

它使业内更接近于提供一款图像质量与桌面显示器相似的轻量级头显，而不用在为获得 3D 沉浸环境，而在成像体验上做出妥协。其次，EPM 使得低成本 LCD 技术的性能超过了 OLED 和其他昂贵得多的发光显示器。因此，EPM 提供的头显性能比 OLED 高得多，但成本却低得多。

Chris Chinnock：我们先来总结一下出瞳调制的基本原理吧?

Shawn Kelly：EPM 用 LED 光源阵列取代了VR头显的原来的 LCD 背光，这些LED光源位于LCD面板后面的一些折叠距离上，这样每个LED光源都能完全照亮整个LCD面板，而且还能形成一个完整 LED 阵列的图像，形成位于用户眼睛的光学系统出口瞳孔。这意味着通过关闭阵列中的 LED 光源，可以立即定制出瞳的大小甚至形状。通过关闭阵列外围越来越多的 LED，出瞳就会变小。重要的是，一旦出口瞳孔小于用户的眼睛瞳孔，虚拟图像的对比度、清晰度和景深就会急剧增加，而照亮显示器的整体功率则会急剧下降。

Chris Chinnock：这基本上就像用机械光圈来降低相机镜头的清晰度和景深吗?

Shawn Kelly：与之完全一样，EPM不像机械光圈那样吸收不需要的光，而只是关闭光圈开口外的光，这样你就可以同时获得缩小光圈的性能优势和减少进入放大镜的总光量。

Chris Chinnock： 但是一个大的出瞳，换句话说，一个大的 Eye-Box，难道不是 VR 头显的一个重要特征吗?

Shawn Kelly：出瞳需要足够大才能看到完整的图像，但不要太大。事实是，当使用背光 LCD 或发光显示器时，目前的 VR 头显向用户眼部投射的光是眼睛看到完整虚拟图像所需的出口瞳孔大小的十倍以上。

所有这些不必要的光，特别是当它在 Pancake 折叠光学中来回反射时，是造成图像重影和对比度下降的直接原因，也是对功率的巨大浪费。

Chris Chinnock：Panamorph 最初着眼于眼动追踪，以确保当用户环顾虚拟图像时，一个小的出口瞳孔可以指向瞳孔。为什么眼动追踪不在当前的 EPM 方案中?

Shawn Kelly：在使用 Meta Quest Pro 头戴式头显的 Pancake 进行了广泛的实验后，我们发现我们可以看到整个虚拟图像，固定的出口瞳孔大小如此之小（的情况下），以至于 EPM 的大部分好处都是在没有额外成本和眼动追踪的复杂性情况下实现的。

Chris Chinnock：苹果和索尼的头显都在使用 OLED，部分原因是尽管成本更高，但原生 OLED 的对比度比 LCD 更高，EPM 是如何适应的?

Shawn Kelly：现实是，到目前为止，今天的头显对比度低的主要原因是所有不必要的光在镜头周围反射，包括从用户脸上散射回镜头的光。因此，尽管 LCD 与 OLED 相比具有较低的原生对比度，但 EPM 消除了所有不必要的杂散光意味着 LCD 的净图像对比度实际上比 OLED 所能提供的要高得多。

Chris Chinnock：我认为 EPM 不适用于 OLED 面板，因为您需要将图像平面与照明源分开?

Shawn Kelly：对。EPM 工作的原理是，从 LED 阵列的每个光源照射到显示面板上的光都是非常定向的，因此该阵列的图像形成了一个出口瞳孔，而从发光显示器(如OLED)的每个像素发出的光呈角度分布成一个非常大的立体角，几乎所有的光都不能到达用户的眼睛。

Chris Chinnock： 回到出口瞳孔，如果出口瞳孔越小越好，那为什么不把它弄得越小越好呢?

Shawn Kelly：（我们）提供了许多用户可调节的出口瞳孔设置，允许在带有 EPM 的头显中自定义个人观看环境。一些头显可能不会提供一个完美的适合每个用户的设置，所以一个较大的出口瞳孔可能需要补偿错位。在另一种极端情况下，有些用户可能在一个极端的游戏环境中，他们更倾向于使用一个非常小的出瞳，即使它部分地降低了外围内容的强度(例如通过虚影)，以提高图像质量(尽管其中一些问题可以通过显示的非均匀强度调制来解决)。像素可见性也是一个非常现实的挑战(即纱窗效应)，随着对比度和清晰度的增加，它自然会变得更大。

对于每个用户来说，可能都有一个理想的设置，即将出瞳设置为降低清晰度以隐藏像素结构。因此，提供一系列的出口瞳孔设置似乎可以根据个人喜好提供最佳的用户体验。

Chris Chinnock： EPM 的设计如何允许设置不同的出口瞳孔大小?

Shawn Kelly：（我们）提供许多用户可调节的出口瞳孔设置(通过预先确定的LED光源的开/关安排)，允许在 EPM 头显中个人定制观看环境。

Chris Chinnock： Panamorph 会生产自己的头显吗?

Shawn Kelly：一切皆有可能，但目前我们的目标是将这项技术授权给现有的头显制造商，让他们将带有 EPM 的新头显推向市场，而不是通过内部能力的增长来实现。

Chris Chinnock： EPM 是一项专有技术吗?

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Shawn Kelly：是的，我们在美国有多项综合专利，在美国、中国和日本还有其他待审专利。

来源：displaydaily