利用SMA技术解决扩展现实（XR）的视觉辐辏调节冲突（VAC）挑战

随着扩展现实（XR）设备的日益普及，使得视觉辐辏调节冲突（VAC）已成为一个急需解决的重大挑战。VAC是虚拟环境中眼睛焦点和深度感知之间的不匹配，这可能导致用户产生不适、疲劳和恶心。解决VAC需要创新的解决方案，而康郡机电有限公司（CML）正在利用其先进的形状记忆合金（SMA）马达技术为这一挑战提供突破性方案。通过利用SMA的高精度、大推力、紧凑尺寸和功率效率，CML正在开发相应的技术，以实现在XR头戴设备中的动态调焦，从而解决VAC问题。

XR中的VAC挑战

在自然视觉中，眼睛依靠几种线索来感知深度，其中包括：1）聚光（Vergence），即眼睛旋转以对准目标物体，2）调节（Accommodation），即晶状体改变形状以进行对焦。这两个线索在自然视觉下是同步进行的，从而确保清晰、舒适的视觉。然而，在XR环境中，固定焦平面会破坏这种同步。当眼睛的聚光角度调整以跟踪虚拟物体时，缺乏相应的调节会产生冲突，导致视觉不适。

图1：近距离观看虚拟对象之间的不匹配

这一问题限制了虚拟内容的呈现方式，尤其是在观看靠近用户的虚拟物体时，会影响XR体验的设计自由性和沉浸感。

动态调焦

动态调焦（又称变焦距显示技术）提供了一种将XR显示器的焦距与虚拟物体的感知深度对齐的解决方案。通过实时调整焦平面，这项技术能够同步聚光和调节线索，减少视觉不适，并提供更自然的观看体验。

图2：解决VAC的动态调焦概念

然而，在XR设备中实现该技术面临着几个挑战：

• 微型化：马达机构必须足够强大，以移动显示器或其他光学元件，同时足够小，以适应头戴式显示器（HMD）的紧凑外形。
• 重量轻：额外的组件不能因增加重量而影响用户的佩戴舒适度。
• 低功耗：设备必须高效运行，以避免额外的热量产生，并最大限度地延长电池供电设备的使用时间。

SMA：XR的马达解决方案

CML的SMA马达非常适合克服这些挑战，使其成为XR设备中动态调焦和其他应用的理想选择。

紧凑、轻便的设计

SMA马达使用比人类头发丝还细的SMA线来产生运动，因此它们可以做得非常小且轻。这种紧凑性使马达可以集成到XR显示器周围或下方的有限空间中，而不会破坏设备的设计或人体工程学。它们的尺寸面积小，即使增加了功能，也能确保XR耳机保持轻便和可穿戴。

零维持功耗的能效

CML开发了一种零维持功耗（ZHP）功能，使SMA马达仅在改变镜头位置时产生功耗，而在维持镜头位置时不再耗电。这大大降低了功耗，对于依赖电池供电的便携式XR设备来说尤为重要。

大推力

相对于其尺寸和重量而言，SMA线产生的力很大，这使得它们能够移动大量的有效载荷，如显示器或其他光学元件。通过采用齿轮传动设计，CML的SMA马达可以实现从数百微米到几毫米的所需行程，具体取决于耳机设计。

精确性和响应性

SMA马达能提供亚微米精度，确保对镜头位置的调整既准确又灵敏。这种精度对于在动态虚拟环境中保持视觉清晰度和提供无缝的用户体验至关重要。

图3：智能手机摄像头的SMA光学防抖（OIS）马达的照片。迄今为止，CML的紧凑、大推力SMA马达技术已在8000多万部智能手机中出货。

采用SMA技术的XR的未来

CML的SMA技术仍在开发中，旨在为AR/VR/XR面临的挑战提供一系列创新解决方案。通过解决VAC问题，SMA马达可以助力XR设备提供更好的沉浸感和舒适度。其紧凑的设计、高能效和高精度可以使变焦显示器有可能成为未来XR耳机的标准功能，改善用户体验虚拟和增强现实的方式。

CML很自豪能成为这一激动人心的领域的一员，并为创造增强跨行业用户体验的设备做出贡献。

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关于康郡机电有限公司：CML是开发用于精密驱动的形状记忆合金（SMA）技术的全球领导者。从在XR中实现动态调焦到增强智能手机摄像头，CML的SMA马达为广泛的应用提供了大推力、低功耗和紧凑的解决方案。欲了解更多信息, 请联系我们。

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