编译/VR陀螺

近日，Magic Leap官网公开了有关Magic Leap 2 光学亮点的论文，该论文围绕如何帮助Magic Leap 2解决AR中重要的4大光学挑战，这4大光学挑战为Magic leap 2带来的提升是：相较于一代，FOV翻倍、图像质量翻倍、LED数量是之前的3倍、体积缩小50%、重量轻20%、彩虹效应减少100倍、效率为之前的12倍、亮度为之前的14倍、色彩均匀度为之前2-3倍。

图源：Magic Leap

论文中写道，Magic Leap基于自身对AR及其应用更深入的的理解，以及用户的反馈，在第一代产品的基础上构建了企业级AR头显Magic Leap 2，他们将在Magic Leap 2身上看到4大光学进步：

• 尺寸减半，FOV翻倍；
• 引入动态调节，以适应明亮的环境条件；
• 简化光学系统以提供更舒适的观看以及长时间佩戴体验；
• 增强了自身的制造能力，以便保证在规模化生产的情况下保持精度并实现衍射目镜的高性能；

1、尺寸减半，FOV翻倍

用户反馈FOV对他们的使用至关重要，尤其是在协作情况下，因此对Magic Leap 2而言，进行FOV的扩展是一项需要列为优先级的设计内容。与此同时，他们还希望能够缩小投影仪的尺寸，这便给光学带来了更大的挑战。

经过多年的研究，他们得出结论，当前的投影方案（uLED 阵列、基于激光扫描的系统、LCoS 面板）要么体积太大，消耗过多能量，要么会导致鬼影。

图源：Magic Leap

采用能适应更大FOV的目镜在设计上也是一个难题，如果他们只是简单地在Magic Leap 1目镜的基础上进行扩大，会导致表面积至少增加50%，体积会像手掌一样大，使得头显大到不便使用。

为解决围绕FOV以及头显尺寸所带来的挑战，他们发明了一种新的投影仪架构和目镜设计。这种先进的架构会为Magic Leap 2带来沉浸感更强的AR解决方案。

与第一代相比，Magic Leap 2在更小的外形尺寸条件下，FOV翻倍（44.6 x 53.6 x 66 度），图像质量提升1倍，色彩均匀性为之前的2-3倍，前方的彩虹效应减少100倍。

此外，Magic Leap 2 使用了内部开发的建模软件，进行了新的二维扩瞳以及双面、空间可变光栅厚度的设计，以提供能实现70度FOV，同时具有高效率、大Eye Box以及出色均匀性的目镜。

更大的FOV，尤其是水平方向，会对企业及个人产生直接的益处。例如，两个或多个同事可以从不同的视角舒适地查看和协作处理虚拟内容，工程师可以查看和修改全尺寸的CAD模型，分析师可以将房间规模的数据可视化。

在更小的设备中将 FOV 翻倍也可以使医生在健康类应用中将一个完整的人进行可视化。凭借Magic Leap 2出色的图像质量和更好的稳定性，无需转动身体，只需向上和向下看，便可获得完整的水平视图。承包商、建筑师或房地产开发商能轻松穿过建筑工地，查看管道、电力和其他建筑元素。

2、在更明亮的条件（甚至是户外）下，也可提供可靠的数字内容

查看虚拟内容时，有几个问题可能会导致视觉不适。例如，当您的视觉系统感觉到您的眼睛的焦点和旋转不匹配时，会发生聚散调节冲突。当 AR 设备错误地感知您眼睛的位置并错误渲染时，可能会出现错误的渲染透视。此外，当您右眼中的虚拟图像与您的左眼不匹配时，可能会发生仿生镜错位。

第一代 Magic Leap 头戴设备通过使用两个焦平面解决了辐辏调节冲突，但这需要更大、更复杂的硬件。为了给 Magic Leap 2 提供更小的外形尺寸和更大的观看视角，需要确保能够在单个焦平面上舒适地观看近处和远处的物体。

图源：Magic Leap

因此，他们开发了一套解决方案来解决这些常见的会导致不适的问题，使用户能够在近（37 厘米）和远（无限）距离处查看内容。该套件将包含强大的眼动追踪、智能焦平面选择以及自动显示校准。

Magic Leap 2 使用两个无障碍摄像头对每只眼睛进行跟踪，并配有 6 个 LED 来照亮眼睛并生成“闪烁点”，从而提高渲染、图像质量和舒适度。对焦平面进行适当地选择可以最大程度地减少不适感，而 37 厘米正是避免这些问题的的合适距离。 Magic Leap 2 还会自动校准显示器以纠正任何仿生镜未对准或颜色分离的问题。用户还可以运行诊断测试以进行更正，以获得更好的沉浸式体验。

舒适对于使用至关重要。再加上更小、更轻的外形尺寸，近距离和远距离观看解决方案将使 Magic Leap 2 成为适用于所有类型的工作人员和各个场景下的实用工具。

例如，工作人员可以在 Magic Leap 2 上长时间舒适地近距离或远距离查看虚拟内容，同时最大限度地减少眼睛疲劳，从而使他们能够全天更长时间地使用企业 AR 应用程序。 Magic Leap 2 的剪裁平面能防止因过于靠近用户的内容而引起的不适、恶心或头痛。

3、衍射目镜规模生产的精度和高性能控制

光学技术只有在大规模生产的情况下仍能保持高质量才具备可行性。为了提供企业和终端用户可以依赖的 AR 平台，需要在工业规模上复制其在光学上所取得的进展，同时始终保持图像质量（需要快速、可靠且无缺陷地制造数万个目镜）。

Magic Leap 借助内部制造能力，能够 100% 控制目镜制造过程、压印以及制造和计量设备，最终实现较高的良率（目前良率 >90%）。

图源：Magic Leap

Magic Leap专有的高价值工艺和设备包括：

• 独特的喷射和闪光压印光刻技术提供良好显示性能
• 多功能纳米结构制造
• 内部计量和创新质量控制

凭借独特的喷射和闪光压印光刻技术，Magic Leap 拥有全面的纳米图案技术——这是显示性能的关键推动力。

通过精确控制整个波导的树脂体积，这种纳米压印工艺实现了更高的均匀性和效率性能。其纳米压印工艺为波导结构提供了多种选择。他们可以开发 1D、2D 和 3D 纳米结构，并在单个波导元件中组合不同类型的结构。他们在 Magic Leap 的专家团队还开发了创新的解决方案来检测缺陷并确保质量。其中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的在线堆叠计量。

这种制造专业知识和知识产权为他们的产品增加了价值，并使 Magic Leap 能够满足不断增长的需求。他们预估具备每年生产超过 100,000 台设备的能力，并具有进一步增长、实践、机械化的空间。

这一切使得沉浸式 AR 解决方案与令人难以置信的用户体验得到保证。

与第一代相较，Magic Leap 2 具有 2 倍的清晰度、2-3 倍的色彩均匀性、12 倍的效率和 100 倍的彩虹减少。还意味着基于 Magic Leap 的 37 个关键质量参数（包括尺寸和光学 KPI），为大型企业提供产品是可靠的。而且，他们可以通过利用他们的专家内部团队和专有设备来提供持续的扩展和创新，以快速实现从研发到大规模制造。

展望未来

通过解决四个关键的光学挑战，Magic Leap 2 旨在成为能提供最具沉浸感企业AR应用程序的一流设备。

来源：Magic Leap