Magic Leap 2更多细节曝光:支持动态变焦、解决AR四大难题

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早前在接受外媒采访时,Magic Leap CEO Peggy Johnson曾表示:为了改变人们对Magic Leap的印象,我们的价值观和内部运营都产生了变化,同时也会从注重保密的模式转变的更加公开,AR技术也会更加透明。

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的确,Magic Leap做到了技术更加透明,尽管新款AR头显Magic Leap 2还未正式发售,该公司却在各种渠道陆续展示其技术细节。相比于Magic Leap 1,二代头显设计得到多方面优化,比如配备18个传感器,支持眼球追踪、动态分区调光等新功能,甚至还配备内置摄像头的6DoF手柄。此外,Magic Leap 2的显示规格也得到提升,对角线FOV 66°、适眼距更大、光学效率是上一代12倍以上、亮度可升至2000尼特、外观设计更轻量化、重仅248g。

而近期,Magic Leap在官网上还举行了一场线上讲座,进一步公开ML2是如何解决企业级AR面临的挑战,并获得四大技术创新,其中涉及了这款产品的大量细节。

创新1:视场角翻倍、尺寸减半

据了解,Magic Leap从ML1产品获得了大量经验,而ML2的设计正是根据这些经验进行的改良。其指出,企业级客户认为FOV对于AR应用起到关键影响,尤其是在协作场景。

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经过多年研发,Magic Leap发现μLED、激光扫描系统、LCoS等市面现有的AR投影方案,在技术上依然存在局限。这些方案要么体积太大,要么功率高,甚至可能产生图像伪影。因为这些技术局限,AR光学设计的FOV也难以提升。

Magic Leap表示:如果我们直接扩大ML1的光学模组,那么其外形可能会增加50%,因此这种方法并不实际。因此,为了在提升FOV的同时缩减AR头显尺寸,Magic Leap研发了一种全新的AR投影架构和透镜设计,这为ML2带来更好的图像质量,甚至大幅降低了光波导AR方案的彩虹图像问题(效果提升100倍)。

接着,Magic Leap还利用内部开发的建模软件,设计了ML2的光栅结构,特点是支持2D光瞳扩展、双面设计、空间可变,可为光学模组带来70°视场角、高光效、大眼动范围、色度均匀等优势。

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值得注意的是,ML2不仅显示区域大于ML1,其纵横比也从3:4变成了5:4左右,意味着AR显示画面的高度更高了。而这样的设计,实际上是为了优化一些企业级应用的体验,比如:在远程设计和协作3D模型时,大视场角意味着你不需要大幅转头/转身,也能查看模型的完整尺寸,视觉体验更舒适。此外,也更适合数据可视化、医疗可视化、建筑模型可视化等场景。

创新2:动态调光、支持明亮户外环境

AR头显存在的另一大问题是,受到显示模组亮度限制,在户外阳光等明亮的环境中,AR画面会因为过度曝光而显得暗淡,视觉效果不清晰。即使一些AR眼镜采用透光度较低的遮光罩,在强光下的显示效果也不够理想。

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因此,为了让AR眼镜可以在户外建筑工地/工厂、明亮的手术室、等强光环境中正常运行,ML2采用了动态调光功能,可将AR的亮度从20提升至2000尼特。Magic Leap表示:如果直接将AR头显的亮度提升至2000尼特,会非常耗电,进而造成外观尺寸更大。于是便采用动态调光设计,以优化AR头显的功耗。

细节方面,ML2的动态调光系统有两种模式,分别为全局调光和分段调光。其中全局调光指的是自动调暗AR头显透过的环境光,以突出AR内容。而分段调光,则是仅调暗AR图像周围的环境光,比如在办公室靠窗位置,可以调暗窗边透出的阳光,从而确保AR界面或内容清晰显示。此外,分段调光可显示黑色,同时降低AR头显的漏光率。

换句话说,就是ML2通过动态调节AR头显的透过率,来提升AR与周围环境的亮度对比。这项功能的目的是改善AR用户体验,未来还计划向用户开放,允许用户自定义调光效果。

创新3:光学系统简化、长时间佩戴舒适

为了提升长时间佩戴AR头显的视觉舒适性,ML2采用了更加简化的光学系统,目的是缓解对焦不匹配/VAC(视觉辐辏调节冲突)、左右眼图像不对齐等问题。简单来讲,就是ML2不再像ML1一样叠加多层光波导来实现变焦,而是采用两个眼球追踪摄像头和6个LED光源,通过追踪用户注视点来实现动态变焦。简化的透镜结构,意味着ML2的厚度可以更薄,外观更轻量化。

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Magic Leap表示:相比于ML1的两个固定焦面,ML2的动态变焦范围包含37厘米到无限远。ML2最近的焦面设定在37厘米,相当于手臂距离,这是考虑到人眼视觉特性,如果AR图像距离太近,可能会引起用户视觉疲劳。此外,ML2的鼻梁处还配备检测光学形变的传感器,可实时矫正左右眼两组光波导对齐和色彩,然后实时反馈系统进行物理和光学补偿。

上述这些视觉优化,目的是提升AR头显的舒适性,实现更轻量化的外观、自然的变焦、降低视觉疲劳,以适应各种类型的人群和应用场景。Magic Leap希望通过ML2的设计,让AR更加实用,更容易普通人接受。

创新4:改善光学模组制造能力

除了技术研发外,Magic Leap拥有内部制造能力(掌握100%透镜制造、压印和计量工艺),并致力于提升AR衍射光学模组的精度、性能和量产能力。据Magic Leap预计,ML2的年产量最高可超过10万台,其目标是成为最沉浸的企业级AR平台/方案。

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此前,Magic Leap就透露其拥有自己的供应链和销售渠道,其优势是工程团队与车间在同一位置,可以加速光学元件出厂速度。其CEO还透露,Magic Leap光学元件的良率可高达92%。这种自主生产的形式,可以更灵活、严格把控AR硬件的质量。

Magic Leap指出,其AR光学制造工艺有以下特点:1)独特的J-FIL压印光刻技术;2)多功能纳米结构制造能力;3)内部计量和品控流程。其号称,利用J-FIL压印工艺可制造出均匀性、效率性能更好的光波导。此外,还可以开发1D、2D和3D纳米结构,并在单个波导元件尝试不同类型的结构组合。而品控方面,Magic Leap采用了一种计算机视觉方案,可自动检测透明基板、堆叠计量等方面。

总之,从Magic Leap对于ML2的描述可以看出,其目标明确瞄准B端市场,并希望从技术创新、设备舒适性设计、可靠的内部制造能力等方面突出自己的竞争力。如果说这家公司与谷歌、微软等大型科技公司相比实力差距大,那么Magic Leap也许可以通过ML2,在AR领域进一步巩固其重要位置。参考:ML

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