蚁视CrossfireAR双混合波导技术的120秘密揭示和元宇宙行业科普

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火爆登场!苹果XR头显震撼揭幕,元宇宙行业科普再度掀起狂潮!在美国最重磅的WWDC上,AR/VR领域即将掀起狂潮!Meta不甘示弱,提前在6月1日推出Quest 3,携手苹果一同开启混战!而硅谷AR/VR巅峰之会AWE如火如荼开启,高通、Meta、Magic Leap、XREAL、ThinkReality等顶级XR巨头悉数亮相,元宇宙行业科普进一步加热!

 

外媒如Bloomberg猜测,苹果XR头显或许采用了Pancake式光学方案,不仅具备VR强大功能,更借助Meta Quest Pro和Quest 3的VST技术,实现令人惊叹的AR兼容。苹果与Meta同台竞技,开创了AR和VR双模混合的崭新纪元,但奇妙的巧合,两者都选择了VST,无意揭示了行业长期存在的痛点,即缺乏大视角AR光学方案的问题。本次AWE盛会上展示的一款来自Ant Reality的AR头显,重新定义了游戏规则!

爆炸式震撼!Ant Reality的AR大师作品,引领着元宇宙行业科普的狂潮,120度大视角超薄AR光学方案,令业内人士尽数沸腾,竞相排队体验!

下面,让我们透过Ant Reality的创始人覃政的盛大演讲,来揭开实现120度大视角超薄AR光学的技术路径的神秘面纱。

(警告:干货满满!总计4554字,阅读时间约为7分钟。)

大家好,我是Ant Reality的创始人覃政。

今天,我们将揭示的是我们的Crossfire:一款AR/VR两用的120°视角AR光学,将其融合进产品中,竟然呈现如此轻薄的眼镜形态!

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世人皆知,大视角是未来趋势,然而,在AR领域,大视角却是如此稀缺。

1. 混合波导:解锁大视角的魔法?与Birdbath、自由曲面、波导方案大比拼

让我们看看行业常见的Birdbath方案的光路图。由于视窗口径(View aperture)受限于体积问题,无法进一步扩大,而视窗距(View distance)也不能更近,这导致Birdbath的极限仅为纵向视角29°和对角线60°。简而言之,几何因素限制了Birdbath能够实现的最大视角为60°。

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自由曲面方案,看看它的光路图吧。不幸的是,这是一个偏轴(Off-axis)方案,导致扇形畸变、画面边缘模糊、图像疯狂扭曲。即使使用最强大的软件反畸变算法,也难以纠正。以前行业曾经尝试过90°以上的自由曲面方案,但是这些巨大的装置要么体积庞大,要么只能利用自由曲面视野中心的区域,仅约50°左右

传统波导包括衍射波导和几何波导,让我们来看看传统波导的光路图。它的视窗口径更大,视窗距离更短,因此可以获得更广阔的视角。但大视角需要巨大的光学设备来提供足够多的入射光线。举个例子,如果想要达到70°的视角,那么光学设备的体积将达到惊人的3.4立方厘米。庞大的光学设备将给产品带来巨大的挑战

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让我们来看看传统方案的弊端,光机巨大,无法眼镜化,头戴设备笨重,典型代表有Magic Leap和Hololens。要保持眼镜形态,就必须缩小光学设备的体积,但通常这会导致视角急剧减小。此外,传统波导方案的制造成本也高得离谱,市场化前景堪忧。

而今天,我们即将揭示的是全新的黑科技——Mixed Waveguide混合波导。混合波导通过介质内全反射(TIR)的神奇魔法,将光线在波导棱镜中不断折叠,最终送入人眼。整个成像系统完美对齐,保持大视场的同时,还能保证高MTF(图像解析度)。特殊的构造,带来更大的视窗口径和超短的视窗距离,释放出不可思议的科技力量。

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眼前这个不可思议的混合波导系统,视角高达90°,你没有看错!更不可思议的是,混合波导的镜片薄如蝉翼,无需光机,只需使用超薄的micro-OLED等光源,整台设备居然可以呈现窄边框的眼镜形态。

观看透过混合波导Type-A光学模组的实拍视频,视角广阔如神仙,图像明亮清晰锐利,同时镜片轻薄得就像眼镜一样。

不止如此,混合波导Type-A和Type-B都采用了刚刚介绍的单混合波导系统,最大视角堂堂对角线90°。但是,别急,今天我们要着重介绍的是Crossfire:双混合波,这将引领科技界进入一个全新的维度!

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这里展示的混合波导系统简直就像来自未来!光路图揭示了它的神奇之处,通过巧妙的双向拼接两套单混合波导系统,在轴图像融合下,竟然创造了对角线达到惊人的135°的融合视野!这是元宇宙科技的巅峰之作,简直让人难以置信!

混合波导系统通过特殊的偏振系统设计,实现了光学领域的奇迹,如下图所示。红色线偏振s光产生的多个非正常光路杂光,竟然被绿色线偏振p系统全部湮灭,消除了大部分幽灵影像(Ghost image)!此外,紫色的圆偏振片系列不仅能够防止光线外溢形成漏光(Eye-glow),还能实现反射旋光,以保证正确的光线经过s光变成了系统唯一允许通过的p光,最终送入人眼。偏振反射和偏振旋光的双重设计,赋予了整个系统无以伦比的光学效率!最终呈现的效果是,用户将享受到足够明亮的显示图像,而整个视野也是异常震撼

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惊人的事情发生了!这个光学透过系统如梦如幻,画面通透干净,它不仅消灭了系统内的鬼影,也将外部的漏光束之有道,简直就像魔法一般!

这就是我们实现的超大视角AR的奇迹。

2. 为何光学透过(OST)胜于视频透过(VST)?混合波导与Pancake+VST的较量

但这并非是业界首次尝试实现超大视角的AR体验,历史上曾数次实现过,但需要笨重的头盔,市场难以接受。最近的一次,大家都记得清楚,就是Meta Quest Pro,它采用了VST(video see-through视频透过)的Pancake方案。而今天刚刚发布的Quest 3,同样也选择了这个方案。

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不可思议的是,就在不久的将来,硅谷某巨头将会发布一款惊天动地的产品,据媒体传闻,也采用了Pancake+VST的震撼方案!

然而,毫无疑问,光学透过(OST,optical see-through)的AR才是未来产品的唯一选择。

为什么要这样说呢?

在亮度方面:VST的亮度受屏幕亮度限制,在100-600尼特之间摇摆;然而,OST的亮度由透过率和外界光线决定,可轻松达到6600尼特,甚至更高,简直是VST的十倍以上光辉耀眼!

在分辨率方面:VST的分辨率约为2k-4k每眼;而OST的分辨率由人的视网膜决定,可达到约24k+每眼,几乎是VST分辨率的十倍之多!

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这里揭示的真相简直匪夷所思!

在亮度方面:OST闪烁夺目,分秒都不会辜负你的期待,可达到惊人的6600尼特,而VST不过是百里挑一的100-600尼特,差距如此之大,令人咋舌不已!

在分辨率方面:OST就像绽放的鲜花,由人的视网膜制约,达到了24k+每眼的不可思议水准,简直是VST的十倍还要多,这个差距令人不敢相信!

在延迟方面:OST在真实外界环境中操作,零延迟完美实现;而VST却时刻受到延迟的困扰,这一点至关重要!

在焦平面方面: OST透过镜片看见真实世界,无数个焦平面,阻止了辐辏冲突和眩晕的出现,这是深层原因!

可以明显看出,OST在亮度、分辨率、延迟、焦场等各个方面都毫无悬念地战胜了VST。VST只是在超大视角AR光学方案还未崭露头角的背景下的临时权宜之计,它即将被时代的洪流淘汰!

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让我们一探究竟,这两位巨人究竟谁更强大?

在视角方面:二者都拥有超过100度的视角,可谓是超大视角的代表。

在厚度方面:Pancake的光学系统有着15-25mm的厚度,然而,Crossfire更是妖孽,只有10-13mm的超薄身板。

在支持AR方面:Pancake只能通过VST的方式使用摄像头来重现AR场景,而Crossfire却是元宇宙的天然透明OST,无需多说。

在鬼影方面:众所周知,Pancake的鬼影问题一直令人头疼,因为它是直入式圆偏振折返系统,鬼影困扰不断,就算是最优秀的Pancake方案,鬼影问题仍然存在,堪称“圆偏振的永恒难题”。与之相比,Crossfire采用侧入式线偏振折返系统,将鬼影问题控制在令人难以置信的0.1%水平,这只是Pancake的十分之一!视觉感官上,Crossfire通透程度遥不可及,毫无疑问,Crossfire是超新星级的霸主!

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在成本方面:或许你会好奇,Crossfire听上去如此强大,成本一定会飙升,对吗?但让我们来一场精密的计算,如果Pancake选择1.4英寸的屏幕,每块屏幕的成本高达300美元;然而,Crossfire却采用两块0.9英寸的屏幕,每块屏幕仅需140美元,总成本不过280美元。而两者的镜片成本则相差无几。这意味着,Crossfire的整个方案比Pancake的成本还略低!是的,你没有看错,Crossfire不仅强大,还是个小钱包的最佳选择!

综上所述,与Pancake相比,Crossfire不仅拥有超过100°的超大视角,还更薄、还原真实世界更出色、鬼影问题几乎无迹可寻,价格还更亲民!

如果你还在怀疑,不妨来亲自体验一下我们最新发布的Crossfire Max 3K吧!它是一款单目3K分辨率的AR+VR两用光学模组,视角高达120度,却仅有13mm的惊人薄度!

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通过这惊人的实拍视频,我们将展示一个无与伦比的奇迹:显示光线的遮蔽,VR和AR两者同在!

在视频中,你将亲眼见证3K超高分辨率图像的清晰,而背后的现实世界却在切换明暗,瞬间实现AR的透过和VR的封闭。这一切都源于我们基于液晶光阀的电致调光方案,这是多么神奇的效果啊!

凭借Crossfire技术,我们毫不谦虚地宣布:攻克了超大视角的光学透过式AR难题!

3. 灵魂的提问:如果其他光学方案也采用Crossfire呢?

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那么,有人或许会疑惑:既然双向拼接如此神奇,其他光学方案是否也能追随脚步,获得同样的提升呢?

让我们以经典的自由曲面方案为例,如果尝试将其改造成双向拼接,将会面临一项巨大的挑战:眼动画面融合问题。

通过这个动画的对比分析,我们可以清晰看到,自由曲面方案采用拼接后,效果会类似左侧的情况。由于它是双离轴系统,因此会产生上下两个相反的扇形画面,这两个画面在衔接上存在巨大难题。

假设通过软件对上下画面进行反畸变处理,虽然上下画面此时能够衔接,然而,现实中人眼并不是静止不动的。一旦眼球移动起来(Eye-shifting),我们会发现,原本能够衔接的画面也会立即分崩离析,形成混乱的视觉效果。

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或许有人会猜想,如果再来点高级操作,比如加入眼球追踪,根据人眼位置实时进行图像校正处理,会不会解决这一问题呢?但是,抱歉告诉你,即使加入眼球追踪,也只能解决X和Y方向的像素错位问题,而因自由曲面不对称性引发的上下画面焦点错位,这是Z方向的错位,属于光学问题,算法难以解决。

而与之相比,Crossfire的情况好了太多。由于采用了在轴系统,无论你的眼睛移动到何处,上下拼接的画面都会自然融合在一起,实现几乎完美的拼接显示效果,无缝、无重影,堪称神来之笔。

我们已经了解,自由曲面的拼接方案存在无法完美融合的问题。

如果将经典的Birdbath方案应用于这一情景,是否会有更多奇迹出现呢?

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那么,如果将经典的Birdbath方案和传统波导方案也进行双向拼接,会发生什么?

结论如下:

首先,如果将Birdbath改造成双向拼接,视角最多只能达到80°,而其厚度则需达到实心棱镜25mm以上,重量之沉重令人望而却步。

其次,若传统波导也采用双向拼接,成本将翻倍,这远超过了消费级眼镜的接受范围。

而我们的混合波导Crossfire,则以其在轴显示系统,实现了画面的完美融合,拥有100°以上的超大视角,但仅厚度为10-13mm,非常轻薄,而且整体材料价格(BOM)更低。

4. 采用Crossfire光学的眼镜与Hololens 2、Magic Leap 2、Meta Quest Pro进行横向对比

在本次AWE展会上,我们隆重发布了采用Crossfire光学的眼镜,现在,让我们将它与Hololens 2、Magic Leap 2、Meta Quest Pro等产品进行一番横向对比。

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现在,让我们揭示一下Crossfire的真实潜力,这是一款AR+VR两用的一体机,呈现出眼镜形态,厚度仅为10mm,视角更是达到了100°。此次我们首次采用纯光学式的动态调光技术,它能够实现广泛范围内的透光率调节,范围从0.002%到33%,简而言之,这意味着我们可以实现更加深邃的VR封闭体验,以及更加明亮的AR透过视界。

让我们一起观看这款产品在大视角和VR、AR之间切换的实际效果:

因此,如果Crossfire的参考设计变为实际产品,那么与市面上的几款主流AR设备进行横向对比,会发生以下情况:

元宇宙行业的技术竞赛如火如荼,让我们来深入了解一下各种头显设备的性能和特点。

Hololens 2采用了光学透过(OST)技术,拥有固定的透光率为40%和视角为52°,主要用于纯AR应用。

Magic Leap 2同样采用OST技术,其动态调光范围为0.3-22%,然而,即使在最暗的状态下,仍然存在光线泄露问题。此外,其视角为70°,也仅适用于纯AR场景。

Meta Quest Pro原本设计为AR和VR两用,拥有106°的视角,但它采用的是不够完美的VST方案,存在一些局限。

Crossfire采用了一种专为AR和VR混合应用而设计的光学透过(OST)方案,其动态调光范围广泛,从0.002%到33%。在VR模式下,最暗状态下的透光率可以达到0.002%,即使在面对太阳等强光源时也几乎看不到外界光线。而在AR模式下,它能够实现非常明亮的透过效果。

在元宇宙行业中,眼镜式显示设备正变得越来越引人注目。现在,让我们深入了解一下Crossfire的出色性能和市场潜力。

总结一下我们的混合波导家族,Type-A提供了宽广的85°视角和仅有9mm的薄厚,适合沉浸式娱乐体验;Type-B则提供了56°视角和仅有6mm的超薄设计,非常适合轻薄观影和

接下来,让我们再次回顾一下Crossfire的卓越特性。它能够在最亮时达到33%的透光率,这意味着即使在阴天或光线不足的房间中,也不会感到太过昏暗。同时,它拥有宽广的100-120°视角,为VR沉浸体验提供了出色的支持。更令人兴奋的是,Crossfire的低成本可量产性,使得最终产品的售价可以控制在500-800美元的范围内,这非常适合消费者市场。

综上所述,可以毫不夸张地说,Crossfire是一款完美的AR/VR双模混合方案。

在元宇宙行业的光学方案中,混合波导正变得愈加引人注目。让我们一起深入探讨一下为什么混合波导是如此独特且备受欢迎,特别是Crossfire系列。

我们的混合波导家族包括了Type-A、Type-B和Type-C,每种类型都有其独特的优势。Type-A专注于提供85°的宽广视角和仅9mm的薄型设计,非常适合沉浸式娱乐体验;Type-B则提供了56°的视角和超薄的6mm设计,非常适合轻便的娱乐和

那么,为什么混合波导方案如此受欢迎?原因有六:

  1. 混合波导具有较大的视觉口径和较短的视距,因此能够提供更广阔的视野。
  2. 它不需要复杂的光学机械部件,因此可以实现无边框的眼镜设计。
  3. 采用全反射折叠光路设计,使得厚度能够有效降至薄片形态。
  4. 混合波导能够有效消除鬼影,同时避免使用衍射器件,因此实现了更清晰的透过显示效果。
  5. 由于采用在轴显示原理,MTF(Modulation Transfer Function,调制传递函数)非常高,从而提供了清晰而锐利的图像。
  6. 最后但同样重要的是,混合波导方案拥有类似于Birdbath和Pancake等传统方案的视觉性能,但在成本上更具优势,使得它更适合大规模消费市场。

综上所述,混合波导光学方案,特别是Crossfire系列,不仅提供了出色的视觉性能,还具备了成本效益。这是元宇宙行业中备受关注的创新光学技术。

 

在元宇宙行业的蓬勃发展中,新一代的混合波导技术正以惊人的速度崭露头角,为整个AR/VR产业带来了翻天覆地的变革。

这项新技术的推出不仅在光学性能上实现了质的飞跃,而且在成本和量产方面取得了突破性进展。这为未来的AR/VR产业提供了更广阔的发展空间,让我们可以想象更多的创新应用场景。

混合波导Type-A和Type-B,作为下一代消费级光学解决方案,将主打轻便全天候应用,类似于手机和平板电脑的普及。而混合波导Type-C和Max,则可升级为更高级别的解决方案,支持沉浸式AR/VR融合体验,有望取代笔记本电脑,办公和娱乐场景的未来新宠。

整个混合波导系列将在未来元宇宙生态系统中扮演着重要的角色,成为硬件基础设施的关键组成部分,为用户提供更丰富、更沉浸的体验。

我们对这个充满活力的行业充满期待,相信未来元宇宙将会成为我们生活的一部分,为人们带来前所未有的沉浸式体验。

在元宇宙行业的大舞台上,混合波导技术已经掀起了巨大的浪潮,其量产投放更是由全球领先的合作伙伴歌尔Goertek亲自操刀。

一些引领AR和VR终端硬件创新的巨头,已经纷纷采用混合波导技术,将其应用在下一代产品中。去年的AWE展会上,我们首次展示了Crossfire,这个拥有120°视角的模组令行业翘首以盼,备受业内权威Karl Guttag的赞誉。

今年的CES展会上,混合波导更是成为了众多关注焦点,其宽广的视野和AR/VR无缝切换的能力在全球媒体中引起了热议。

在本届AWE展会上,蚁视(Ant Reality)的展台位于113号,将为您展示Type-A、B、C的模组以及引领行业潮流的Crossfire参考设计。欢迎各位前来亲自体验这一未来科技的魅力。

感谢您的关注与支持!

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