如果你曾细心观察人眼视觉变化，可能会有这样的体验：当你看向远方，并将手指放到眼前附近时，手指看起来并没有变清晰，反而模糊了。而在你有意识的去调整自己的注视点后，手指又重新变得清晰。
这种视觉特性就像是相机的变焦原理，由于物理空间是三维的，不同的物体和人眼/摄像头之间的距离不同，因此所在的聚焦平面也不同。打个比方，当人眼对焦在近处的物体时，那么远处的背景便看起来没那么清楚，反之亦然。
实际上，如果你只用一只眼去进行这个测试，效果会更加明显。这种简单的测试，很好的解释了3D单目感知的原理。
AR/VR的变焦难题
也就是说，动态变焦是人眼感知真实环境的关键，那么在AR/VR中，如何模拟这样的视觉体验也很重要。动态变焦可以让视觉观感更加自然，从而降低视觉疲劳、避免眩晕，这样人们才能长时间使用AR/VR而不会感觉不适。
然而，目前C端AR/VR显示系统大多采用2D显示屏来渲染虚拟空间，只有一个焦点平面（显示屏位置），不支持动态变焦。尽管索尼、Meta等品牌则各自在探索基于眼球追踪+软件变焦，或是液晶变焦透镜+物理调节方案，但还未商业化。
CREALCEO兼联合创始人TomasSluka指出，如今大多数AR设备的固定焦距范围在1.4米到2米，当你注视AR时，无法同时对焦近处的手（手臂达不到2米长）。这种特性，也被成为焦点竞争。
为了在2D屏幕上模拟视觉深度，AR/VR头显会为左右眼显示不同的图像，从而形成双目视差，营造立体的观感。缺点是，人眼自然聚焦的位置可能与屏幕渲染的聚焦位置不匹配，从而产生视觉辐辏调节冲突（VAC）。换句话说，就是Vergence（会聚）和Accommodation（调节）不同步，尽管人眼可以会聚在3D图像上，但调节的位置总是在显示器所在的平面。而当大脑接收到矛盾的会聚和调节信息时，便会造成VAC问题。
VAC问题可能会为AR/VR使用者带来头晕、头疼、恶心、视觉疲劳等症状，即使是短时间使用的体验感也不理想。
Sluka认为，2D屏幕是困扰AR/VR技术的根本问题，不管是从物理学、光学还是人类生物学角度来看，2D屏幕都存在局限。理想的解决办法，并不是改善分辨率，配备更智能的软件或营销资源，而是从根本上改变AR/VR生成图像的方式，比如以下几个潜在方案：
1，视网膜激光束扫描
该方案的另一个优势是，可以做到体积小、亮度高，非常适合户外场景。缺点是眼动范围（eyebox）小，也就是使用者看到的图像区域大小，这会大大降低沉浸感。改善方法是，让眼动范围跟随眼球运动，不过目前还没有商业上可行的方案。
激光的特性将允许渲染始终聚焦的图像，不管使用者的眼球聚焦在哪里，都能看到清晰的虚拟图像。原理是通过将激光直接照射到视网膜上来生成图像，过程类似于以前的CRT电视，通过光束扫描来逐行渲染单个像素。如果同时为左右眼配备视网膜扫描系统，则可以显示双目视差，形成3D图像。
另外，视网膜投影的图像可能会被障碍物遮挡，比如光学元件的灰尘、睫毛、眼球上的漂浮物等等。这时候可以扩大眼动范围，或是采用自清洁机制。不过，眼动范围变大后，眼球运动幅度也会变大，依然可能产生VAC等聚焦问题。
现有方案：QDLaser
2，可变焦VR
这种方式可应用于2D显示屏，通过光学的方式将图像聚焦在人眼会聚的位置，使会聚和调节信息保持一致。具体的变焦方式目前有两种，一种是用机械来物理移动显示模组，或是采用变焦透镜。Meta早期的HalfDome原型就采用机械系统，后来升级为动态变焦液晶透镜方案，据传这样的技术可能会用于Cambria头显。
可变焦VR需要搭配良好的眼球追踪技术，并通过数字算法来模糊图像中未聚焦的部分。
该方案的优势是，容易与现有的VR产品集成，但缺点是现有的技术延迟高，难以快速运行，而且需要针对每个用户校准。
现有方案：MetaHalfDome原型
3，多焦点平面堆叠
堆叠多个焦点平面不需要眼球追踪，通过将图像在不同的平面上进行显示，也能实现自然的对焦和模糊过程。然而，该方案的工程设计复杂，甚至影响图像质量。比如，MagicLeap1就采用这样的设计，将多层光波导叠加在一起，尽管可以让AR在两个焦点平面之间切换，但光学模组更厚了，透光性也更差。而且焦点平面叠加的越少，变焦效果越不流畅。此外，由于叠加的焦点平面无法覆盖所有焦距，因此VAC问题依然可能存在。
现有方案：Avegant、LightspaceLabs（4个焦点平面）、MagicLeap1
4，光场
CREAL就是一家研发光场显示技术的公司，这种技术的特点是利用数字来重现真实光线传播的方式。接着，通过调整光线射入人眼的角度，来模拟3D视觉，效果就像是人眼观看真实世界那样，不需要眼球追踪。
Sluka表示：我们开发了高分辨率的光场头显方案，目前的目标是努力缩小硬件尺寸。值得注意的是，尽管光场技术对计算的要求不低，但是CREAL方案的计算过程并不会比现有VR头显更复杂，因此实际应用没有想象中困难。
光场显示的缺点是，分辨率受到“衍射极限”的限制，不过其分辨率依然可以超越现有的AR眼镜。
现有方案：CREAL、PetaRay
5，全息显示
全息显示技术也注重于重现现实世界光线传播方式，通过将光线自然摄入人眼，来实现AR/VR显示，类似于光场方案。全息的另一个优势是，硬件体积可做到足够小，亮度足够高，并且理论上没有与光场相同的分辨率限制。目前的主要缺点是计算要求非常高，图像有散斑或颗粒感，分辨率较低，而且关键组件的帧率低、敏感度高。
目前，还没有一款真正的全息技术被商业化。一些相关的厂商，如VividQ正在尝试降低全息计算的工作量，三星、斯坦福大学研究、MetaRealityLabs和Nvidia等也展示了有关该技术的实验室研究。
这五项技术旨在解决或减轻焦点竞争和VAC问题，不过目前还没有一个最佳的方案。硬件厂商可能会针对不同的用例或在不同的时间采用不同的方法。总之，不管哪种方案在未来成为主流，我们都将看到一种全新的显示技术的出现，一种前所未有的创新技术。参考：
