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体积大、显示糊、调焦难?灵犀微光用三个AR光波导方案解决全部问题

2018-07-11 09:33:08 来源:87870作者:灵火
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随着AR概念逐渐成熟,微软、华为、苹果都在光波导技术上发力,基于光波导技术的AR眼镜市场热潮的到来已成为必然趋势。

7月7日,“灵犀微光科技体验会”在北京举行,来自英特尔、歌尔、红杉中国、和君资本、DCM、凯鹏华盈等近40家业内企业、投资机构嘉宾到场出席。会上,灵犀微光CEO郑昱展示了三个最新AR光波导解决方案,并深入分享了目前AR光波导在重量、显示效果、量产方面上依然存在的一些问题以及相应的解决办法。

首先,需要和大家普及一下什么是光波导。光波导即指能够实现视场折叠和复原,并且通过全反射无损传输的光系统,目前来说真正意义上的光波导有两种:全息光波导和阵列光波导,而此次灵犀微光就是在后者取得了技术突破。

随着AR概念逐渐成熟,越来越多的科技厂商开始积极布局这一技术,包括微软推出了光波导眼镜Hololens;华为内部斥资数十亿研发光波导技术,并在全球寻找光波导供应商;另外,据透漏苹果也正在与广达电脑合作研发基于光波导技术的AR眼镜;基于光波导技术的AR眼镜市场热潮的到来已成为必然趋势。

灵犀微光CEO郑昱

当然,就目前来说光波导方案依然存在着不少难点,并导致其迟迟无法向消费级市场普及。郑昱认为,现今阵列光波导有三大难题有待解决——第一是光波导体积难以缩小;第二是光波导显示图像不连续;第三是光波导自动调焦受限于技术、成本,难以落地。

在这里,郑昱结合即将展示的三个全新AR光波导解决方案,分别对应这三个问题进行了深入解析。

1、AWP30/AW60

波导片和普通镜片的厚度相差无几(0.3mm),但是现今的光波导产品依然没有办法做到和普通眼镜一样。这是因为大多数光波导镜片需要一个体型巨大的耦入系统,这几乎占据了整个光学系统近一半的体积,对于佩带者来说会有明显的佩戴不舒适,视野遮挡等感觉出现。

“这个问题上,我们采取了复用耦入系统的方式”。郑昱解释道,图像被拆分成五个部分,将它们分为五个序列并逐个传入同一个耦入器件并进行依次显示,这样一来相当于将一个小体积的耦入器件重复利用了五次。

通过和Lumus光波导模组的对比可以看到,采用该方案的AW60模组的体积缩小了近一半。在实际的体验过程中,AW60原型机的重量很轻,近似于普通的太阳镜重量。郑昱表示,将在今年成功实现AW60年10万片量产。

AW60原型机(Mini Glass)

此外,会上灵犀微光还展出了以树脂作为介质的AWP30,在设计方案和工艺上与AW60如出一辙,但是由于使用了树脂材质,因此前者的整体成本要比AW60降低很多。

2、AW61

通过光波导镜片来观看图像,会发现有明暗条纹的出现。这是因为图像在折叠后进行复原的过程中两部分画面发生了重叠,重叠部分就会形成亮带,而在另一边的两个区域则会出现分离,从而形成暗带,这种每次复员后的不相等性最终在显示效果上呈现出明暗条纹。

在郑昱看来,很多人认为这是光波导的天然缺陷,但是从AW60到目前的AW61,明暗条纹问题得到了大幅度的改善。在这一问题的改善要归功于耦合系统不断迭代和升级,而实现更为精准的图像还原技术是最终呈现无明暗条纹AR图像的关键所在。”

AW61模组

从实际体验对比来看,AW61的AR图像的背景颜色呈现淡灰色,视野通透性相较上一代有了极大改善,而耦入体积基本保持了和AW60一样。工作人员告诉87君,AW61在生产工艺和耦合系统工作原理上取得了较大突破,为了尽快实现新产品的量产,目前灵犀微光正积极为生产线进行生产设备、加工器件的配置工作,预计在一年半内完成年1万片量产。

3、微芯片光场

原则上来说,人眼是将三维世界的立体物体进行了切片处理。换言之,人眼只能识别二维物体,但是因为人的双目视觉在对同一物体进行切片处理时会存在误差,因此形成了立体视觉的观感。AR要实现真实感极强的成像效果,就需要在显示同时将距离信息叠加上去,从而满足真实场景下的需求。

双目视差成像

动态调焦

目前来说,解决这一问题主要有两种方式:双目视差成像和动态调焦。前者根据人眼原理进行了逆向推导,其本质上利用了人眼错觉成像,该方案的缺点是会产生视觉辐辏调节冲突(VAC)并导致眩晕。后者是指根据不同人眼对距离的需求实时动态显示不同距离的图像,该方案成本十分高,复杂性极强,极大地运算量也会造成图像显示严重失帧。

对此,灵犀微光首次提出了微芯片光场解决方案。“微芯片光场方案中,会有一个微米级激光术直接打到视网膜上,并通过微芯片控制,直接在视网膜上‘画’出图像”,郑昱补充道,人眼成像区域即为视网膜,微芯片光场可以让光线“躲避”过晶状体折射直接投射到视网膜上,无所谓人眼聚焦位置在何处,图像的显示都是清晰的。

微芯片光场成像原理(右)

实际体验中,在距离AR模组1/3米的位置需要一个标记点作为成像区域,标记点距离对面墙壁上电视大约两米。将眼睛通过模组(体积是AW61两倍)找准标记点可以看到视场为20到30度的清晰视频画面映射在电视机上。下一步,工作人员直接将手掌放置在了87君眼前,视野被手掌全部遮挡,手掌上视频画面依然清晰可见。

工作人员透漏,目前微芯片光场技术对于使用环境以及生产工艺都有较高的要求,在未来三到四年内或迎来量产。

一圈体验下来,87君惊讶于AR光波导技术的发展之迅速。随着各个AR光波导厂商宣布量产,AR光波导方案正逐渐跳出理论区,迈向商业化的道路。而之前很多被称为光波导弊病的难题也逐渐得到了解决。下一步,AR光波导将为我们开启怎样一个AR世界?我们拭目以待!

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