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        ODM巨頭和碩VR眼鏡參考設計全揭祕
        作者:德甲平台眼鏡培訓學院 點贊:0次 瀏覽:19 時間:2021-03-05

        1月,彭博社曝出蘋果將在2022年推出首款AR/VR頭顯,同時有行業消息稱蘋果頭顯的各個組件將主要由臺灣製造商提供。 

        富士康(鴻海)提供零件模塊,處理器將由臺積電製造,攝像頭鏡頭將由Largan Precision和金國光生產,最後的組裝訂單還處於和碩與廣達電腦兩家供應商競爭的狀態。

        AR/VR頭顯蘋果方面未做出官宣,最後的組裝訂單花落誰家目前還沒有明確消息,但和碩在VR頭顯方向上已經再邁出一步,率先向美國3M公司提出合作需求,並於近期推出獨立VR頭顯參考設計:VX6,並計劃於下半年開始量產。

         

         VX6(圖源:3M

        兩大電子代工巨頭的AR/VR重要競爭方向:光學技術 

        和碩與廣達電腦這兩大電子代工巨頭同爲蘋果長期代工合作夥伴,是多年的強競爭關係。隨着全球AR/VR設備出貨量的增長,兩家廠商在該領域的競爭愈演愈烈。

        在大廠AR/VR設備的代工競爭中,廣達電腦曾拿下第二代Oculus Rift生產訂單,是微軟MR頭顯合作代工廠,而和碩曾爭取到第三代谷歌眼鏡生產訂單,此次雙方又共同陷入蘋果AR/VR眼鏡的組裝訂單競爭中。

         

         圖源:網絡 

        不僅僅是爭取等待ODM訂單,兩大電子代工巨頭在AR/VR產業還會進行產業佈局,以及聯合廠商推出AR/VR頭戴式設備參考設計。其中佈局與合作的一個重點就在於:光學技術。 

        廣達電腦很早便開始投入AR眼鏡研發,希望通過光學技術的突破獲得成本優勢,廣達電腦董事長林百裏還曾打趣說:廣達將變成光學公司。 

        早在2016年,廣達電腦便在以色列AR眼鏡光學方案廠商Lumus 4500萬美元的融資中起領投角色,並與其達成合作爲LumusAR眼鏡生產鏡頭。Lumus還曾獲HTC、阿裏巴巴、水晶光電、盛大等衆多大廠投資。

         

         圖源:網絡 

        202011月,廣達電腦宣佈與意法半導體聯手,探索光學領域的設計方案,共同研發AR智能眼鏡參考設計。 

        而和碩在AR/VR產業的競爭佈局中,同樣注重光學技術,聯合光學技術廠商製造硬件是其重要方向之一。 

        2019年中旬,和碩曾聯合英國AR眼鏡公司Wave Optics推出重量僅136g的超輕量無線AR眼鏡AiR,並在AWE正式亮相。

         

         圖源:網絡 

        WaveOptics是世界知名衍射波導元件的設計和製造商,衍射波導元件是AR眼鏡的關鍵光學元件。 

        此次與和碩聯手的3M公司創立於1902年,以科技改善生活爲理念的3M是世界知名多元化科技創新企業,產品橫跨多個領域,在顯示解決方案上有自己的研發專利:3M HARPHigh Acuity Reflective Polarizer),新型3M™高敏反射偏振器。

         

         圖源:3M 

        這次合作推出新型基於短焦光學方案的獨立VR頭顯參考設計VX6,相較於市場上已有的獨立VR頭顯,在陀螺君看來最大的兩個特點在於外型設計的簡潔輕薄,以及搭載了3M公司專利產品新型摺疊式光學透鏡組件。 

        頭顯之所以輕薄,重要原因恰恰在於其背後的光學方案,或者說3M公司提供的摺疊式光學透鏡組件。

         

         圖源:3M 

        形態的輕薄化與光學方案的優化,是目前無論是VR頭顯還是AR眼鏡的重要迭代方向。我們也可以看到超短焦光學方案作爲頭戴設備的瘦身良藥正在成爲主流。 

        從陀螺君的審美,單從外型設計上來看,VX6作爲一款獨立頭顯顏值吊打同類產品。 

        據介紹,VX6頭顯設計方案所採用的3M新型摺疊式光學透鏡組件,包括一個曲面玻璃透鏡和3M HARP,可支持高分辨率、高投射率、寬視場角、更短光路和更輕薄的整機設計。同時,VX6共配備4個攝像頭,可支持頭部6DoF定位追蹤,其視場角爲95度,支持眼鏡用戶。 

        除此之外,VX6參考設計還採用高通驍龍XR2平臺,其具備的Wi-Fi 6性能可支持VX6實現超快速下載,創造一個真正的無線零速差虛擬現實環境。 

        我們可以就這款採用3M公司新型摺疊式光學透鏡組件的高顏值VR一體機,進行更細緻的觀察。 

        VX6全拆解---高顏值VR一體機裏面有些啥 

        據展示,VX6整機色調爲金屬灰,眼鏡與頭帶部位爲黑色,外型設計簡潔,配重均勻,較市場面上很多獨立頭顯更爲小巧、輕薄。VX6爲參考設計頭顯,其主外殼可更改爲任何其他設計。

         

         3M&和碩:VX6獨立頭顯 

        可以看到,頭帶採用配色一致的一體式鏡架與小巧的眼鏡部分相連接,使整機呈單一環狀設計,美觀、平衡感好而且便於穿戴,不會弄亂髮型。

         

         VX6一體式鏡架設計 

        頭顯背後部分面積相對較爲寬大,便於佩戴時頭顯的固定,同時,VX6的電池放置在頭顯背部位置,以便更好的分配頭顯重量,減輕面部和頸部壓力。

         

         VX6背部設計 

        頭顯背部有一個調節輪,用戶可通過旋轉頭顯調節輪來調節頭帶。據介紹,該頭帶調節設計適用於99%的人類頭部大小。從演示來看,頭帶隨着調節輪的旋轉伸縮自如,可調範圍較大,穩固性較好。

         

         調節輪調節頭帶大小 

        在頭顯的設計組裝上,VX6爲戴眼鏡的人羣設計有眼鏡墊片,有需要的用戶可將設備的面罩取下,將面罩與眼鏡墊片組裝在一起後,重新與頭顯進行安裝。安裝好後,佩戴眼鏡的用戶在佩戴頭顯時,面罩會與用戶的眼鏡相契合。

         

         眼鏡墊片安裝 

        VX6的面罩採用柔軟的透氣泡沫材質,觸感較好,據介紹,是因爲面罩上附着有冷卻纖維,以提高佩戴者的舒適感。 

        在舒適感的設計上,除了輕薄的設計、良好的平衡感外,眼罩旁邊設置有一系列小孔,這些小孔爲通風孔,屬於和碩的專利設計。獨立頭顯的運算單元集成在面部位置,在頭顯運行時,通常會有一定程度的發熱,而這些通風孔可產生冷卻的氣流輸向額頭,減緩發熱感,提高用戶佩戴的舒適度。

         

         通風孔設計 

        頭顯鏡頭配有RGB全綵色攝像頭,並且支持MR功能。用戶通過頭顯上方開關鍵旁邊的透視功能按鈕,可以讓VX6的視野在VR世界與現實之間做切換,此前根據曝光的蘋果專利有人猜測未來的蘋果頭顯同樣具備這項功能。

         

         透視按鈕 

        VX6採用頭部6DoF追蹤方案,6DoF單目攝像頭設置在眼鏡下方位置,微微向下傾斜,並且有外側傾向,這是爲了擁有更大的視場角,更準確的追蹤而設計。據介紹,其視場角爲95度。

         

         6DoF單目攝像頭 

        頭顯的空間立體揚聲器隱藏在一體式鏡架中,可以讓揚聲器更貼近佩戴者耳朵,從而提高音效。該空間立體揚聲器頻率範圍較大,在200Hz~14KHz,不僅可以產生相對低沉的聲音,也可以產生高清晰度的高音,提高佩戴者的沉浸感。

         

         圖源:3M 

        再看VX6頭顯的重要組成,同時也是該頭顯最大特點之一的鏡頭模塊,其鏡頭模塊採用摺疊式光學系統,又叫作Pancake光學系統,體型小巧,經測量只有2.4釐米厚度,比市面上的多數鏡頭都要薄。 

        鏡頭模組厚度的減小能很大程度上實現VR設備的輕薄化,常見的菲涅爾透鏡厚度大約是摺疊式光學透鏡模塊的兩倍。因此近兩年,超短焦正在成爲主流。 

        3M短焦鏡頭與普通鏡頭對比 

        將鏡頭模塊拆開來看,由顯示器、分束鏡(偏振分光鏡)與3M HARP3M™高敏反射偏振器)三個部分組成。其中,3M HARP與設計精確的曲面透鏡、線性偏振器、反射偏振器的組合是3M公司的核心技術。 

        首先看下顯示器,要想獲得高清圖像,顯示器非常重要,這塊2.1英寸的LCD顯示器具有1058PPI90Hz幀速率,這樣的高分辨率意味着佩戴者可通過設備更清楚地看到圖像的細節。 

        VX6顯示器 

        分束鏡是摺疊式光學系統的關鍵,VX6鏡頭模塊中的分束鏡表面爲5050鏡面塗層,這表示當光照射到分束鏡時,它只會讓50%的光通過,會對另外50%的光進行反射。在分束鏡的另一面是1/4波片(Quarter-wave plate),其作用在於使線性光變成圓形光,或是將圓形光轉換爲線性光。

         

         分束鏡 

        我們可以看看當光照射到鏡頭模組時所產生的光路。當光從顯示器射出時,因爲在設計時顯示器上裝有圓形偏振器,因此發出的光爲圓形光束,而非常規的發散型光束。 

        首先,光束會透過分束鏡,在經過分束鏡第一層表面5050鏡面塗層時,只有50%的光通過入射到第二表面,也就是圓形偏振器,此時圓形光束會變成線性光束通過。 

        通過的線性光束入射到3M HARP表面,經反射返回分束鏡圓形偏振器表面變成圓形光束,併到達5050鏡面塗層被反射後成爲線性光束,並通過3M HARP進入人眼。

         

         3M HARP 

        之所以要進行多次的反射、穿透與光束形態的轉化,其目的在於改善圖像質量。反射次數越多,穿透的次數越多,圖像呈現效果越好。

         

         圖源:3M 

        摺疊式光學系統擁有較好的對比度,能讓圖像更爲清晰,並且可以識別更高的分辨率,最後反映在用戶眼中,則是在圖像中看到更多細節。同時,較大的FOV則讓用戶在虛擬的世界中沉浸感更足。 

         VX6鏡頭中的虛擬世界 

        佩戴VX6,透過鏡頭觀察虛擬世界,視野較爲清晰,默認視野爲一個暖色調房間,房間中的傢俱被和碩設計爲互動傢俱,傢俱與部分功能相對應。

         

         圖源:3M 

        用戶點擊書架可進入應用程序,點擊電視可進入媒體播放器,在媒體播放器頁面選擇VR視頻播放軟件《Youtube VR》可觀看電視。

         

         VX6觀看記錄片 

        視野的中下方位置有一條菜單欄,可以看到《 Media Player》、《3D Viewer》 等圖標。《3D Viewer》用於在頭顯中瀏覽3D對象,用戶可持手柄對物體進行放大與縮小,以VX6頭顯3D模型爲例,除了進行放大、縮小,還可以對頭顯各個組成部分進行拆解觀察。據介紹,用戶可通過3D模型庫對任何模型進行下載。

         

         圖源:3M 

        同樣,作爲參考設計頭顯,VX6除了主外殼可進行修改外,其內置系統也可根據需要進行擴展或修改。 

        總體而言,VX6從外型設計到光學方案、顯示效果等各方面都值得期待。尤其是其帶有雙折射反射偏振片的摺疊式光學器件與高顏值輕巧外型設計。 

        ODM與光學技術廠商組合推動AR/VR設備進化 

        VR頭顯的光學方案一直是市場關注的重點,光學方案的改進除了意味着更清晰的圖像,還意味着形態的進化。超短焦光學方案作爲VR頭顯設備輕量化利器,已成爲主流。 

        ODM巨頭廠商在與光學技術廠商組合中尋求AR/VR頭戴式設備的進化,試圖從光學技術方向突破,拉低AR/VR頭戴式設備的成本,與此同時還對形態進行了優化,這對AR/VR產業而言,無疑是利好消息。 

        對和碩而言,推出有迭代意味的完整VR頭顯,之後如果拿下蘋果AR/VR頭顯的組裝訂單,將爲其將來在AR/VR頭戴式設備的生產中帶來更多供應鏈公司的合作。 

         

        排版:德甲平台驗光師培訓學校

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