編譯/VR陀螺

近日，Magic Leap官網(wǎng)公開了有關(guān)Magic Leap 2 光學亮點的論文，該論文圍繞如何幫助Magic Leap 2解決AR中重要的4大光學挑戰(zhàn)，這4大光學挑戰(zhàn)為Magic leap 2帶來的提升是：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

論文中寫道，Magic Leap基于自身對AR及其應用更深入的的理解，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AR頭顯Magic Leap 2，他們將在Magic Leap 2身上看到4大光學進步：

• 尺寸減半，F(xiàn)OV翻倍；
• 引入動態(tài)調(diào)節(jié)，以適應明亮的環(huán)境條件；
• 簡化光學系統(tǒng)以提供更舒適的觀看以及長時間佩戴體驗；
• 增強了自身的制造能力，以便保證在規(guī)?；a(chǎn)的情況下保持精度并實現(xiàn)衍射目鏡的高性能；

1、尺寸減半，F(xiàn)OV翻倍

用戶反饋FOV對他們的使用至關(guān)重要，尤其是在協(xié)作情況下，因此對Magic Leap 2而言，進行FOV的擴展是一項需要列為優(yōu)先級的設(shè)計內(nèi)容。與此同時，他們還希望能夠縮小投影儀的尺寸，這便給光學帶來了更大的挑戰(zhàn)。

經(jīng)過多年的研究，他們得出結(jié)論，當前的投影方案（uLED 陣列、基于激光掃描的系統(tǒng)、LCoS 面板）要么體積太大，消耗過多能量，要么會導致鬼影。

圖源：Magic Leap

采用能適應更大FOV的目鏡在設(shè)計上也是一個難題，如果他們只是簡單地在Magic Leap 1目鏡的基礎(chǔ)上進行擴大，會導致表面積至少增加50%，體積會像手掌一樣大，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。這種先進的架構(gòu)會為Magic Leap 2帶來沉浸感更強的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，前方的彩虹效應減少100倍。

此外，Magic Leap 2 使用了內(nèi)部開發(fā)的建模軟件，進行了新的二維擴瞳以及雙面、空間可變光柵厚度的設(shè)計，以提供能實現(xiàn)70度FOV，同時具有高效率、大Eye Box以及出色均勻性的目鏡。

更大的FOV，尤其是水平方向，會對企業(yè)及個人產(chǎn)生直接的益處。例如，兩個或多個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)生在健康類應用中將一個完整的人進行可視化。憑借Magic Leap 2出色的圖像質(zhì)量和更好的穩(wěn)定性，無需轉(zhuǎn)動身體，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)開發(fā)商能輕松穿過建筑工地，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，有幾個問題可能會導致視覺不適。例如，當您的視覺系統(tǒng)感覺到您的眼睛的焦點和旋轉(zhuǎn)不匹配時，會發(fā)生聚散調(diào)節(jié)沖突。當 AR 設(shè)備錯誤地感知您眼睛的位置并錯誤渲染時，可能會出現(xiàn)錯誤的渲染透視。此外，當您右眼中的虛擬圖像與您的左眼不匹配時，可能會發(fā)生仿生鏡錯位。

第一代 Magic Leap 頭戴設(shè)備通過使用兩個焦平面解決了輻輳調(diào)節(jié)沖突，但這需要更大、更復雜的硬件。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焦平面上舒適地觀看近處和遠處的物體。

圖源：Magic Leap

因此，他們開發(fā)了一套解決方案來解決這些常見的會導致不適的問題，使用戶能夠在近（37 厘米）和遠（無限）距離處查看內(nèi)容。該套件將包含強大的眼動追蹤、智能焦平面選擇以及自動顯示校準。

Magic Leap 2 使用兩個無障礙攝像頭對每只眼睛進行跟蹤，并配有 6 個 LED 來照亮眼睛并生成“閃爍點”，從而提高渲染、圖像質(zhì)量和舒適度。對焦平面進行適當?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題的的合適距離。 Magic Leap 2 還會自動校準顯示器以糾正任何仿生鏡未對準或顏色分離的問題。用戶還可以運行診斷測試以進行更正，以獲得更好的沉浸式體驗。

舒適對于使用至關(guān)重要。再加上更小、更輕的外形尺寸，近距離和遠距離觀看解決方案將使 Magic Leap 2 成為適用于所有類型的工作人員和各個場景下的實用工具。

例如，工作人員可以在 Magic Leap 2 上長時間舒適地近距離或遠距離查看虛擬內(nèi)容，同時最大限度地減少眼睛疲勞，從而使他們能夠全天更長時間地使用企業(yè) AR 應用程序。 Magic Leap 2 的剪裁平面能防止因過于靠近用戶的內(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的 AR 平臺，需要在工業(yè)規(guī)模上復制其在光學上所取得的進展，同時始終保持圖像質(zhì)量（需要快速、可靠且無缺陷地制造數(shù)萬個目鏡）。

Magic Leap 借助內(nèi)部制造能力，能夠 100% 控制目鏡制造過程、壓印以及制造和計量設(shè)備，最終實現(xiàn)較高的良率（目前良率 >90%）。

圖源：Magic Leap

Magic Leap專有的高價值工藝和設(shè)備包括：

• 獨特的噴射和閃光壓印光刻技術(shù)提供良好顯示性能
• 多功能納米結(jié)構(gòu)制造
• 內(nèi)部計量和創(chuàng)新質(zhì)量控制

憑借獨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)鍵推動力。

通過精確控制整個波導的樹脂體積，這種納米壓印工藝實現(xiàn)了更高的均勻性和效率性能。其納米壓印工藝為波導結(jié)構(gòu)提供了多種選擇。他們可以開發(fā) 1D、2D 和 3D 納米結(jié)構(gòu)，并在單個波導元件中組合不同類型的結(jié)構(gòu)。他們在 Magic Leap 的專家團隊還開發(fā)了創(chuàng)新的解決方案來檢測缺陷并確保質(zhì)量。其中包括基于機器視覺的透明基板檢測、堆疊和層檢測系統(tǒng)以及自動化的在線堆疊計量。

這種制造專業(yè)知識和知識產(chǎn)權(quán)為他們的產(chǎn)品增加了價值，并使 Magic Leap 能夠滿足不斷增長的需求。他們預估具備每年生產(chǎn)超過 100,000 臺設(shè)備的能力，并具有進一步增長、實踐、機械化的空間。

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 個關(guān)鍵質(zhì)量參數(shù)（包括尺寸和光學 KPI），為大型企業(yè)提供產(chǎn)品是可靠的。而且，他們可以通過利用他們的專家內(nèi)部團隊和專有設(shè)備來提供持續(xù)的擴展和創(chuàng)新，以快速實現(xiàn)從研發(fā)到大規(guī)模制造。

展望未來

通過解決四個關(guān)鍵的光學挑戰(zhàn)，Magic Leap 2 旨在成為能提供最具沉浸感企業(yè)AR應用程序的一流設(shè)備。

來源：Magic Leap