Magic Leap 2四项光学升级:投影架构、动态调光、简化焦平面、90%制造良率

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四项光学突破

映维网Nweon 2022年09月02日)全新的企业向AR头显Magic Leap 2即将发售,而Magic Leap正继续用挤牙膏的方式来为其造势宣传。如果大家有印象,这家公司早前曾通过一份“泄密文档”简要介绍了新设备的四项光学突破。现在,团队又用一篇全新的博文对所述的四项光学突破进行了补充解释:

  • 与初代机相比,视场翻倍,体积缩半
  • 动态调光
  • 简化了光学系统,可提供更舒适的浏览体验和更长的穿戴体验
  • 增强了自身生产能力,可确保规模精度,并实现衍射目镜的高性能

1. Magic Leap 2的光学改进及其对企业的好处:视场翻倍,体积缩半

客户反馈表明,FOV视场对他们的用例至关重要,尤其是对于协作,所以扩大视场是Magic Leap 2的设计重点。但团队同时希望将投影仪的尺寸减少一半,而这产生了一个重大的光学挑战。

通过多年的严格研究,Magic Leap发现目前可用的投影仪选项(uLED阵列、基于激光扫描的系统、LCoS面板)要么太大,要么消耗太多功率,要么导致图像伪影问题。为更大的视场调整目镜同样存在设计障碍。如果简单地放大Magic Leap 1的目镜,它的表面积将不得不增加50%以上(与你的手掌一样大),从而令头显变得太大而无法实际使用。

为了解决视场和设备尺寸方面的挑战,团队发明了一种全新的投影仪架构和目镜设计。Magic Leap 2的高级架构支持更具沉浸感的AR解决方案。与第一代设备相比,它以更小的形状参数提供了两倍的视场(高达70度),并实现了2倍的图像质量提升、2-3倍的颜色均匀性提升、以及彩虹伪影减少100倍。

更大的视场,尤其是垂直方向的更大视场将为企业带来直接利益。两名或以上的同事可以从不同的视角轻松地查看和协作虚拟内容,工程师可以查看和修改全尺寸CAD模型,而分析师可以在房间范围内可视化数据。在更小的设备中加倍视场可以帮助医生在健康应用中以出色的图像质量看到完整的人体。承包商、建筑师或房地产开发商可以简单地“看穿”建筑工地,感知管道、电气和其他建筑元素。

2. 动态调光改善了企业增强现实体验:在更明亮的环境下实现坚实的数字内容,甚至在户外都是如此

虚拟内容往往在明亮的环境中模糊不清,这限制了你在哪里以及如何使用AR设备。Magic Leap设计的Magic Leap 2可在各种环境光条件下工作,包括户外或手术室等明亮区域。

Magic Leap 2可以达到2000尼特的亮度,但这依然不足以支持阳光直射环境。要令显示器更加明亮,则需要更多的功率和更大的形状参数。

因此,团队转向了一个独特的解决方案:动态调光。Magic Leap 2是第一款将调光器集成到光学堆叠中的通用AR设备,它支持两种类型的调光功能:

  • 全局调光,可自动调光环境,以确保明亮区域中的数字内容清晰、可靠和充满活力;
  • 分段调光,使应用能够调光显示器的特定区域,并使特定内容区域(如文本、视频或指令集)更易于查看。

为了支持更亮的环境,Magic Leap 2可以减少整个区域中的环境光,并根据特定区域的亮度和投影仪的亮度调整调光功能。你同时可以选择性地使用分段调光功能,令虚拟内容的部分比周围区域更亮。由于消除了背景光,这种分段调光产生了出色的虚拟图像质量。分段调光同时可以渲染黑色,而这在没有调光器的情况下并不可能实现。另外,它只会让最小量的虚拟光泄漏到真实世界环境之中。

动态调光将改善你的AR体验,并支持更多环境条件,从而带来多种应用。例如,工作人员可以在室外看到坚实的虚拟内容,如建筑工地、急救地点或室外设施。其中,外科医生可以将具有动态调光的沉浸式AR解决方案带入明亮的手术室,并帮助手术进行和相关医疗场景。无论是在窗户旁边、灯光明亮的会议室还是在明亮的工业空间里面,全局和分段调光功能将为你提供更好的AR体验。

3. Magic Leap 2将重点放在延长佩戴舒适度方面:通过简化的光学系统,你可以轻松查看虚拟内容并延长佩戴时间

查看虚拟内容时,有数个问题可能会导致视觉不适。例如,当你的视觉系统感觉到眼睛的焦点和旋转不匹配时;当AR设备错误感知眼睛的位置并错误渲染时;以及当右眼中的虚拟图像与左眼不匹配时。

第一代Magic Leap设备通过使用两个焦平面来应对辐辏调节冲突,但这需要更大、更复杂的硬件。为了帮助Magic Leap 2实现更小的形状参数,团队需要确保在单个焦平面舒适地查看近距离和远距离对象。

因此,他们开发了一套解决方案来解决常见的不适原因,并允许你在近(37厘米)和远(无限)距离查看内容。这包括稳健的眼动追踪,焦平面的智能选择,以及自动显示校准。Magic Leap 2使用两个无障碍摄像头追踪每只眼睛,并使用6个LED照明和产生眼睛“闪烁”,从而提高渲染、图像质量和舒适度。

焦平面的智能选择可以最大程度地减少不适感,而37cm的剪辑平面正好是避免负面影响的合适距离。Magic Leap 2同时可以自动校准显示器,从而校正任何仿生错位或颜色分离。你可以运行诊断测试以进行更正,从而获得更好的沉浸式体验。

Magic Leap设备完全可定制,重量均匀分布在头部周围,设计舒适。你甚至可以将眼镜镜片插入设备之中。

舒适性对于实际应用至关重要。结合更小、更轻的形状参数,用于近距离和远距离的解决方案将使Magic Leap 2成为所有类型员工的实用工具。例如,你可以在Magic Leap 2长时间地近距离和远距离查看内容,同时最大限度地减少眼睛疲劳,Magic Leap 2的剪辑平面将防止因内容太近而引起的不适、恶心或头痛。

4. Magic Leap 2得益于无与伦比的内部制造能力:规模实现衍射目镜的精度和高性能

光学技术只有在大规模高质量生产的情况下才可行。为了提供一个企业可以依赖的AR平台来完成工作,Magic Leap需要以工业规模实现团队取得的光学技术进步,并同时始终保持图像质量。换句话说,他们需要快速、可靠、无缺陷地制造数万个目镜。

Magic Leap宣称,凭借无与伦比的内部光学制造能力,100%控制目镜制造工艺、压印、制造和计量设备,他们实现了令人印象深刻的良率(目前>90%)。

独特的喷墨和闪光压印光刻技术是提高显示性能的关键因素。通过精确控制穿过波导的树脂体积,这种纳米压印工艺实现了更高的均匀性和效率性能。他们的纳米压印工艺为波导结构提供了众多选择。团队可以开发1D、2D和3D纳米结构,并在单个波导元件内组合不同类型的结构。Magic Leap的专家团队同时开发了检测缺陷并确保质量的创新解决方案。这包括基于机器视觉的透明基板检测、堆叠和层检测系统以及自动化、在线堆叠计量。

这种制造专业知识和知识产权为产品增加了价值,并允许Magic Leap能够满足不断增长的需求。这家公司估计每年的生产能力可以超过10万台。这实现了沉浸式AR解决方案和令人难以置信的用户体验。它同时意味着可以根据37个关键质量参数(包括尺寸和光学KPI)为大型企业部署提供可靠的产品。另外,可以通过利用内部专家团队和专有设备来快速从研发转移到大规模生产,从而实现持续的规模化和创新。

5. 展望未来

Magic Leap表示,他们希望继续解决一系列的挑战并定制平台以支持企业用例,从而帮助Magic Leap 2成为领先的企业AR平台。团队进一步补充道:“我们期待着与开发人员、企业和生态系统合作,共同发挥Magic Leap 2的潜力。”

更多信息可访问Magic Leap官网

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