編譯/VR陀螺
近日,Magic Leap官網(wǎng)公開(kāi)了有關(guān)Magic Leap 2 光學(xué)亮點(diǎn)的論文,該論文圍繞如何幫助Magic Leap 2解決AR中重要的4大光學(xué)挑戰(zhàn),這4大光學(xué)挑戰(zhàn)為Magic leap 2帶來(lái)的提升是:相較于一代,F(xiàn)OV翻倍、圖像質(zhì)量翻倍、LED數(shù)量是之前的3倍、體積縮小50%、重量輕20%、彩虹效應(yīng)減少100倍、效率為之前的12倍、亮度為之前的14倍、色彩均勻度為之前2-3倍。
圖源:Magic Leap
論文中寫(xiě)道,Magic Leap基于自身對(duì)AR及其應(yīng)用更深入的的理解,以及用戶的反饋,在第一代產(chǎn)品的基礎(chǔ)上構(gòu)建了企業(yè)級(jí)AR頭顯Magic Leap 2,他們將在Magic Leap 2身上看到4大光學(xué)進(jìn)步:
1、尺寸減半,F(xiàn)OV翻倍
用戶反饋FOV對(duì)他們的使用至關(guān)重要,尤其是在協(xié)作情況下,因此對(duì)Magic Leap 2而言,進(jìn)行FOV的擴(kuò)展是一項(xiàng)需要列為優(yōu)先級(jí)的設(shè)計(jì)內(nèi)容。與此同時(shí),他們還希望能夠縮小投影儀的尺寸,這便給光學(xué)帶來(lái)了更大的挑戰(zhàn)。
經(jīng)過(guò)多年的研究,他們得出結(jié)論,當(dāng)前的投影方案(uLED 陣列、基于激光掃描的系統(tǒng)、LCoS 面板)要么體積太大,消耗過(guò)多能量,要么會(huì)導(dǎo)致鬼影。
圖源:Magic Leap
采用能適應(yīng)更大FOV的目鏡在設(shè)計(jì)上也是一個(gè)難題,如果他們只是簡(jiǎn)單地在Magic Leap 1目鏡的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)大,會(huì)導(dǎo)致表面積至少增加50%,體積會(huì)像手掌一樣大,使得頭顯大到不便使用。
為解決圍繞FOV以及頭顯尺寸所帶來(lái)的挑戰(zhàn),他們發(fā)明了一種新的投影儀架構(gòu)和目鏡設(shè)計(jì)。這種先進(jìn)的架構(gòu)會(huì)為Magic Leap 2帶來(lái)沉浸感更強(qiáng)的AR解決方案。
與第一代相比,Magic Leap 2在更小的外形尺寸條件下,F(xiàn)OV翻倍(44.6 x 53.6 x 66 度),圖像質(zhì)量提升1倍,色彩均勻性為之前的2-3倍,前方的彩虹效應(yīng)減少100倍。
此外,Magic Leap 2 使用了內(nèi)部開(kāi)發(fā)的建模軟件,進(jìn)行了新的二維擴(kuò)瞳以及雙面、空間可變光柵厚度的設(shè)計(jì),以提供能實(shí)現(xiàn)70度FOV,同時(shí)具有高效率、大Eye Box以及出色均勻性的目鏡。
更大的FOV,尤其是水平方向,會(huì)對(duì)企業(yè)及個(gè)人產(chǎn)生直接的益處。例如,兩個(gè)或多個(gè)同事可以從不同的視角舒適地查看和協(xié)作處理虛擬內(nèi)容,工程師可以查看和修改全尺寸的CAD模型,分析師可以將房間規(guī)模的數(shù)據(jù)可視化。
在更小的設(shè)備中將 FOV 翻倍也可以使醫(yī)生在健康類(lèi)應(yīng)用中將一個(gè)完整的人進(jìn)行可視化。憑借Magic Leap 2出色的圖像質(zhì)量和更好的穩(wěn)定性,無(wú)需轉(zhuǎn)動(dòng)身體,只需向上和向下看,便可獲得完整的水平視圖。承包商、建筑師或房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商能輕松穿過(guò)建筑工地,查看管道、電力和其他建筑元素。
2、在更明亮的條件(甚至是戶外)下,也可提供可靠的數(shù)字內(nèi)容
查看虛擬內(nèi)容時(shí),有幾個(gè)問(wèn)題可能會(huì)導(dǎo)致視覺(jué)不適。例如,當(dāng)您的視覺(jué)系統(tǒng)感覺(jué)到您的眼睛的焦點(diǎn)和旋轉(zhuǎn)不匹配時(shí),會(huì)發(fā)生聚散調(diào)節(jié)沖突。當(dāng) AR 設(shè)備錯(cuò)誤地感知您眼睛的位置并錯(cuò)誤渲染時(shí),可能會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的渲染透視。此外,當(dāng)您右眼中的虛擬圖像與您的左眼不匹配時(shí),可能會(huì)發(fā)生仿生鏡錯(cuò)位。
第一代 Magic Leap 頭戴設(shè)備通過(guò)使用兩個(gè)焦平面解決了輻輳調(diào)節(jié)沖突,但這需要更大、更復(fù)雜的硬件。為了給 Magic Leap 2 提供更小的外形尺寸和更大的觀看視角,需要確保能夠在單個(gè)焦平面上舒適地觀看近處和遠(yuǎn)處的物體。
圖源:Magic Leap
因此,他們開(kāi)發(fā)了一套解決方案來(lái)解決這些常見(jiàn)的會(huì)導(dǎo)致不適的問(wèn)題,使用戶能夠在近(37 厘米)和遠(yuǎn)(無(wú)限)距離處查看內(nèi)容。該套件將包含強(qiáng)大的眼動(dòng)追蹤、智能焦平面選擇以及自動(dòng)顯示校準(zhǔn)。
Magic Leap 2 使用兩個(gè)無(wú)障礙攝像頭對(duì)每只眼睛進(jìn)行跟蹤,并配有 6 個(gè) LED 來(lái)照亮眼睛并生成“閃爍點(diǎn)”,從而提高渲染、圖像質(zhì)量和舒適度。對(duì)焦平面進(jìn)行適當(dāng)?shù)剡x擇可以最大程度地減少不適感,而 37 厘米正是避免這些問(wèn)題的的合適距離。 Magic Leap 2 還會(huì)自動(dòng)校準(zhǔn)顯示器以糾正任何仿生鏡未對(duì)準(zhǔn)或顏色分離的問(wèn)題。用戶還可以運(yùn)行診斷測(cè)試以進(jìn)行更正,以獲得更好的沉浸式體驗(yàn)。
舒適對(duì)于使用至關(guān)重要。再加上更小、更輕的外形尺寸,近距離和遠(yuǎn)距離觀看解決方案將使 Magic Leap 2 成為適用于所有類(lèi)型的工作人員和各個(gè)場(chǎng)景下的實(shí)用工具。
例如,工作人員可以在 Magic Leap 2 上長(zhǎng)時(shí)間舒適地近距離或遠(yuǎn)距離查看虛擬內(nèi)容,同時(shí)最大限度地減少眼睛疲勞,從而使他們能夠全天更長(zhǎng)時(shí)間地使用企業(yè) AR 應(yīng)用程序。 Magic Leap 2 的剪裁平面能防止因過(guò)于靠近用戶的內(nèi)容而引起的不適、惡心或頭痛。
3、衍射目鏡規(guī)模生產(chǎn)的精度和高性能控制
光學(xué)技術(shù)只有在大規(guī)模生產(chǎn)的情況下仍能保持高質(zhì)量才具備可行性。為了提供企業(yè)和終端用戶可以依賴(lài)的 AR 平臺(tái),需要在工業(yè)規(guī)模上復(fù)制其在光學(xué)上所取得的進(jìn)展,同時(shí)始終保持圖像質(zhì)量(需要快速、可靠且無(wú)缺陷地制造數(shù)萬(wàn)個(gè)目鏡)。
Magic Leap 借助內(nèi)部制造能力,能夠 100% 控制目鏡制造過(guò)程、壓印以及制造和計(jì)量設(shè)備,最終實(shí)現(xiàn)較高的良率(目前良率 >90%)。
圖源:Magic Leap
Magic Leap專(zhuān)有的高價(jià)值工藝和設(shè)備包括:
憑借獨(dú)特的噴射和閃光壓印光刻技術(shù),Magic Leap 擁有全面的納米圖案技術(shù)——這是顯示性能的關(guān)鍵推動(dòng)力。
通過(guò)精確控制整個(gè)波導(dǎo)的樹(shù)脂體積,這種納米壓印工藝實(shí)現(xiàn)了更高的均勻性和效率性能。其納米壓印工藝為波導(dǎo)結(jié)構(gòu)提供了多種選擇。他們可以開(kāi)發(fā) 1D、2D 和 3D 納米結(jié)構(gòu),并在單個(gè)波導(dǎo)元件中組合不同類(lèi)型的結(jié)構(gòu)。他們?cè)?Magic Leap 的專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)還開(kāi)發(fā)了創(chuàng)新的解決方案來(lái)檢測(cè)缺陷并確保質(zhì)量。其中包括基于機(jī)器視覺(jué)的透明基板檢測(cè)、堆疊和層檢測(cè)系統(tǒng)以及自動(dòng)化的在線堆疊計(jì)量。
這種制造專(zhuān)業(yè)知識(shí)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)為他們的產(chǎn)品增加了價(jià)值,并使 Magic Leap 能夠滿足不斷增長(zhǎng)的需求。他們預(yù)估具備每年生產(chǎn)超過(guò) 100,000 臺(tái)設(shè)備的能力,并具有進(jìn)一步增長(zhǎng)、實(shí)踐、機(jī)械化的空間。
這一切使得沉浸式 AR 解決方案與令人難以置信的用戶體驗(yàn)得到保證。
與第一代相較,Magic Leap 2 具有 2 倍的清晰度、2-3 倍的色彩均勻性、12 倍的效率和 100 倍的彩虹減少。還意味著基于 Magic Leap 的 37 個(gè)關(guān)鍵質(zhì)量參數(shù)(包括尺寸和光學(xué) KPI),為大型企業(yè)提供產(chǎn)品是可靠的。而且,他們可以通過(guò)利用他們的專(zhuān)家內(nèi)部團(tuán)隊(duì)和專(zhuān)有設(shè)備來(lái)提供持續(xù)的擴(kuò)展和創(chuàng)新,以快速實(shí)現(xiàn)從研發(fā)到大規(guī)模制造。
展望未來(lái)
通過(guò)解決四個(gè)關(guān)鍵的光學(xué)挑戰(zhàn),Magic Leap 2 旨在成為能提供最具沉浸感企業(yè)AR應(yīng)用程序的一流設(shè)備。
來(lái)源:Magic Leap
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