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我们多久才能在教室里看到鲸鱼?

你还记得几年前关于Magic Leap公司的大肆宣传吗?我在试着提醒自己时间线。该公司成立于2010年,但在2015年之前一直处于隐形模式。2016年,他们发布了一段预告视频,展示了一条鲸鱼跳进健身房,让学生们大吃一惊,据称这是增强现实(AR)技术。

当我第一次看到这个的时候,我记得我在想,“哦,我等不及了!”我刚刚重看了一遍那个视频.我现在才意识到那是雾件,因为那些惊呼“哦”和“啊”的学生都没有戴AR眼镜。真是个骗子!

在那之后不久神奇的飞跃从我的雷达上消失了。老实说,如果你在几分钟前问我,我就会猜这家公司已经完蛋了。事实上,他们仍在继续,但看起来他们的重点(没有双关语)在医疗市场等方面。我相信从公司成立到现在,他们已经筹集了大约30亿美元的资金,所以我的鲸鱼在哪里?

Magic Leap解决方案的一个缺点是它的AR眼镜本身,它有一种复古未来主义的蒸汽朋克外观,但不是一种好的方式。我只想说,这不是我能想象的我亲爱的老母亲全天候运动的AR眼镜。类似地,对于微软全息透镜它有几分《杰森一家》(Jetsons)的酷劲儿,但还不足以让我在超市里闲逛,炫耀戴在头上的帽子。

当今绝大多数AR头显产品的问题可以概括为:笨重的设计、不舒服的重量、高功耗(相当于充电间隔时间短)、低质量的视觉效果、低室外能见度和令人不安的关闭模式(当它们关闭时,它们会过滤掉太多的光线,以至于你以为你戴着太阳镜)。

我们不要忘记,现在已经有很多人对AR感兴趣。我的理解是,苹果的AR开发者平台已经有至少14000名用户ARKit和RealityKit例如。用这些套件开发的应用程序在iphone和ipad上使用非常棒——我喜欢它们——但我不想不得不挥舞我的AR平台来看到我想看到的东西。我想要的是完全免提的AR体验。

遗憾的是,已有足够多的其他元素来提供至少L1 AR,其中L1代表“一级”(稍后我们将返回讨论各个级别)。例如,我们已经以智能手机的形式拥有了强大的移动计算平台。我们还可以通过蜂窝和Wi-Fi连接智能手机和云之间的连接,我们还可以通过蓝牙实现智能手机和AR眼镜之间的连接,所以我们所需要的就是有人能创造出价格实惠的消费级AR眼镜,拥有普通眼镜的整体外观。

所有这些都让我想到了我刚才在和彼得·韦根博士.彼得拥有物理学博士学位和半导体背景。他是瑞士初创公司Dacuda的首席执行官,该公司的3D扫描部门于2017年出售给Magic Leap。在涉足各种技术相关领域后,彼得在过去两年的大部分时间里都在担任TriLite技术.TriLite的成名之处是创造了世界上最小的投影显示器,这可能是每个人都在等待的解决方案,当谈到创造我们刚刚谈论的消费级AR眼镜时。

考虑下面的插图,它总结了现有的最先进的基于面板的显示器和TriLite的激光光束扫描仪(LBS)显示器之间的区别,他们称之为Trixel 3。

基于面板的显示与基于扫描的显示(来源:TriLite)

让我们反向遍历光路。在链条的末端,我们有透过眼镜看东西的人类眼球。输出耦合器将通过波导传输的光投射到佩戴者的眼睛中。这种眼镜还有一个额外的优势,那就是只有用户才能看到所显示的内容——对其他人来说,这种眼镜看起来就像普通眼镜。在波导的另一端是输入耦合器,将光输入波导。

到目前为止,各种显示类型之间的一切都是相对通用的。区别在于光是如何产生和呈现的。硅上液晶(LCoS)是一种在硅背板上使用液晶层的微型反射有源矩阵液晶显示器。除了需要照明光学之外,相关的投影光学至少也不是微不足道的。

微led和oled的优点是它们是自发射的,但是当它们缩小到AR眼镜型显示器所需的尺寸时,它们的光输出会急剧下降,并且它们仍然需要投影光学来将光传输到输入耦合器中。

目前,激光束扫描是唯一能够使AR显示更小、更轻、更亮的技术。在这种情况下,来自红、绿、蓝(RGB)激光器的光束被MEMS反射镜反射,该反射镜将它们直接馈送到输入耦合器,而不需要投影光学。

这里让我感兴趣的一点是扫描图像呈现给眼睛的方式。我想我会期待我们过去使用老式阴极射线管(crt)的电视和电脑显示器使用的那种光栅扫描。使用MEMs反射镜实现光栅扫描需要反射镜在X和Y方向上加速和减速。

光栅扫描(左)vs Lissajous扫描(右)(来源:TriLite)

相比之下,Trixel 3采用了Lissajous扫描模式,这是由于MEMs反射镜在X轴和Y轴上以其谐振频率振荡造成的。这导致镜子更容易控制,更容易实现所需的帧速率。

此外,Lissajous扫描在人类感知方面也有优势。如果考虑光栅扫描,它需要刷新左上角和右下角像素之间的整个帧。相比之下,当使用Lissajous扫描时,随着帧的建立,像素会在整个图像中刷新。

现在考虑一下现有的显示技术可以占据10厘米的空间3..相比之下,构成Trixel 3的激光和MEMS反射镜所占空间不到1厘米3.

人手,女人,白色背景

Trixel 3的占地面积不到1厘米3.(来源:TriLite)

Trixel 3的重量也只有1.5 g,它提供高达1152 x 884 (XGA+)的分辨率,颜色深度为3 x 10位,刷新率为90 Hz,并且在激光仅运行50%容量的情况下,它提供3,000流明的亮度,而消耗仅420 mW。

Trixel 3(蓝色)和控制电子设备(绿色)(来源:TriLite)

另一个让我真正感兴趣的是,TriLite的一个合作伙伴已经有了一条成熟的生产线,正在生产Trixel 3。另一个合作伙伴创造了波导和输入/输出耦合器,所有这些都可以作为独立的眼镜或集成到处方眼镜中。

TriLite目前正在帮助其他合作伙伴创建完整的AR眼镜,他们也有兴趣与新的合作伙伴合作。合作伙伴在这方面有很多可能性,从集成(将Trixel 3集成到OEM设备的设计支持)到定制(根据需要调整TriLite的技术)到授权。还有一个Trixel 3评价试剂盒对于那些有兴趣了解更多的人。

我必须承认,在与彼得交谈之后,我越来越希望我梦想中的AR会在我还在这个星球上存在的时候到来。当然,不是所有的东西都能同时到达。我们必须分层思考,比如汽车自动驾驶的六个级别(L0 =无驾驶自动化,L1 =驾驶员辅助,L2 =部分驾驶自动化,L3 =有条件驾驶自动化,L4 =高度驾驶自动化,L5 =完全驾驶自动化)。

在AR的情况下,我们大多数人仍然享受(或不享受)L0 =没有AR。Peter预计第一款消费级AR眼镜将在2023年或2024年上市。这将促进L1 AR,可能会以信息显示的形式出现,我们智能手机上的信息会以免提显示的方式呈现在我们的AR眼镜上。例如,我们正在骑自行车,我们可能会看到环境条件、速度和持续时间、地图叠加和方向。假设你正在速降滑雪,你想知道你的数据(你的速度有多快)和相关信息;你不能通过智能手机查看事情。实际上,严格来说,这并不正确,你可以,但可能不会持续太久。一个更好的解决方案是让你的智能手机将这些信息传递给你的AR眼镜。

我不确定L2、L3等级别将包含哪些功能,它们什么时候可用,什么时候我能看到鲸鱼在我的家庭房间里跳跃。我所渴望的是,当一个高级人工智能(AI)知道我把钥匙放在哪里,再加上数字AR覆盖,保真度如此之高,以至于我的大脑无法区分什么是真的,什么是假的。你说呢?你有什么想法想和我们分享吗?

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