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Magic Leap 2更多细节曝光：支持动态变焦、解决AR四大难题
Esther | 编辑
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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悬殊，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：
https://www.magicleap.com/hubfs/Magic-Leap-2-Optics-Highlights-Paper.pdf
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