微軟采訪:HoloLens 2為何采用MEMS而非LCOS

2019-07-14 02:00:32 映維網 分享

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通過改變掃描角度,我們能夠生成像素管道可以支持的最大圖像。

映維網 2019年06月03日)微軟光學部門總經理祖爾菲·阿拉姆(Zulfi Alam)在微軟Build大會期間接受了內部團隊采訪,探討了一系列跟HoloLens 2有關的話題,以及選擇MEMS顯示技術的優勢等等。

以下是視頻完整內容:

大家好,今天我們的嘉賓是祖爾菲·阿拉姆(Zulfi Alam)。歡迎你。在我們開始探討HoloLens顯示器之前,我聽說你為我們準備了一個視頻。我們不妨先來看一下這個視頻吧。

主持人:太神奇了。你可以介紹一下你自己,以及你在微軟(MSFT)的工作嗎?

謝謝。謝謝。謝謝

我的名字是祖爾菲·阿拉姆。我是光學部門的總經理。但在我開始介紹之前,我想知道你這套行頭是怎么回事?

主持人:恩,我就想著來點改變。大家的穿戴都十分整齊正式,而我想穿成與眾不同的樣子,所以我今天是長頸鹿。

我們應該穿成同一個系列的。

但不管怎樣。

非常感謝你。我今天想講的是我們開發的顯示器和顯示技術。對于顯示,我想介紹的第一個話題是定制硅。我們是世界少有的擁有自主定制硅并且可以從零設計出完整解決方案的企業。我們擁有自己的光學團隊。我們擁有自己的系統團隊。我們擁有自己的軟件團隊。而且我們擁有自己的算法團隊。你很少會見到這樣的企業。

主持人:你們對這方面進行了大量的投資。

是的。沒錯,但所有這一切都是由公司統一領導,所以我們能夠以非常快的速度進行創新,并且構思出新穎的解決方案。當我們決定開發第一代,第二代的顯示器時,這種技術當時根本尚不存在,所以我們需要從零開始。所以我們開發了自家的定制硅。我們開發了基于MEMS的顯示器,而我想你應該能理解為什么我們會朝這個MEMS的方向前進。但我們開發了這款顯示器。我們從LED轉向了激光。更高的發光效率。

主持人:你是指從初代HoloLens到第二代HoloLens

是的。第一代HoloLens是基于LED。然后我們轉向了激光。接下來我們沒有選擇LCOS或DLP類型的方法,而是選擇了這種名為MEMS的微電子發射鏡。它們基本上是一種能夠以非常快的速度來回移動并渲染圖像的微反射鏡。這種方案的優勢十分明顯:對于一枚芯片,如果你希望不斷增加視場,芯片需要變得越來越大。但對于這種MEMS解決方案,以及就長期考慮而言,我們可以簡單得改變MEMS的掃描角度,并令其渲染更大的顯示器。我們隨后會進一步解釋這方面。

主持人:明白。

但我們基本上就是選擇開發這種MEMS顯示器,而它的優勢超級明顯。

首先是視場顯著提升了兩倍。我們一開始是36度。我們將其提升至51度。這相當于相翻倍了顯示器。相同的形狀參數。和/或更輕,和/或更小。一般來說,如果你要變大什么,你通常無法保持原狀或變小。所以這對團隊而言是一項巨大的成就。他們是這個世界里最令人驚嘆的開發團隊。

我們接下來著手的地方是舒適度。每個人都是獨特的個體。這是一款可穿戴設備。當你嘗試設計一款無需10種不同商品屬性(小/中/大/男/女)的設備時,我們能夠涵蓋所有這一切,因為我們是從零開始設計,而且我們會說‘嘿,這款設備需要是地球中最優秀的企業級設備’。如你所見,這是開發團隊的成員,他們都有著獨特的頭型,而他們都能夠穿戴相同的設備。

主持人:就像是我的頭型不同于你的頭型。

就是這樣。你不會希望消費者支付了3500美元而產品只是為一人定制。你希望能夠分享設備并享受相同的體驗。最后是對比度:這款設備的對比度非常優秀。因為我們是基于激光,所以對于全息圖不輸入的位置,我們可以關閉激光。你可以看看這兩個圖像。

如你所見,讓我把光標放到這里。全息圖到這里結束,但你依然可以看到這種迷蒙。這就是LCOS系統。至于HoloLens 2系統,顯示系統能夠有效地關閉激光。

主持人:所以當沒有內容展示的時候,激光關閉,你就可以看到后面。你可以一眼看到后面的元素。假設有一張全息圖,如果那里什么也沒有,我可以看到其背后的內容,是這樣吧。

沒錯。這十分重要。對比度是2500:1。這是同類最佳。我們對這項成就非常自豪。這就是我要講的事情。不知道你還有什么問題嗎。

主持人:我真正想問的是,或許你可以講講它與其他同類設備的不同之處是什么。比如說,它與Magic Leap顯示器有何不同。

這是個好問題。我需要好好想想如何回答這個問題。

這個地球有多卓越秀的企業,如蘋果,谷歌,而Magic Leap同樣是其中一家。他們都在努力追逐同一個圣杯,亦即打造出優秀的頭戴式設備。我們各自采取的基本方法有所不同。因為,我們會說‘嘿,我們要確保這款設備對所有人而言都足夠舒適。所以,我們設計了這樣的視窗,亦即你能夠感知的區域,我們設計的視窗比其他人都要大。我們設計的適眼距比其他人都要大。不僅如此,這是唯一允許你閱讀文本的設備。假設你是一名企業工人。你在執行修理任務時希望閱讀操作手冊。你將能夠切切實實得閱讀相關的文本。我們之所以能夠實現這一切的原因是,我們能夠在模擬光子的生成,從激光到光學引擎,到波導,再到你的眼球。沒有其他人能夠做到這一點。

主持人:你們是如何做到的呢?你是如何確定眼球的位置的呢?我的意思是,當我戴上HoloLens后,我的眼球可以朝向任何一個方向。是吧?

確實如此。這正是微軟算法的奇妙之處。關鍵的一點是你沒有任何參照物。頭部可以朝向任意一個方向,而在頭部移動的時候,你希望能夠將圖像穩定地擺在你的正前方,而不是說相反的情形。所以,我們開發的這種與投影相關的算法,它可以根據頭部運動判斷頭部的未來位置,然后我們再相應地投影圖像。我們在正確的時間點發射激光,從而確保我們可以在正確的位置開始渲染圖像。

主持人:主持人:即便我是戴著眼鏡,或者無論眼睛與屏幕之間有什么。這依然可行?

是這樣。因為適眼距比其他產品都要大,所以我們可以支持眼鏡。

主持人:但對于眼睛與屏幕之間的距離,其中應該會有很大的差別吧。

沒有任何問題,我們可以支持任何適眼距,不是說所有適眼距,但我們支持的適眼距可以覆蓋99.9%的人口,包括眼鏡。

主持人:這很棒。下面我們來談談視場。你提到HoloLens 2的視場是HoloLens 1的兩倍。你們是如何翻倍的呢?怎么可以做到的呢?

我們做的事情是,我們沒有選擇視場更大成像器同樣需要更大的LCOS方案。我們選擇了其他解決方案。我們采取了MEMS途徑。通過改變掃描角度,我們能夠生成像素管道可以支持的最大圖像。像素管道設計成支持51度。我們發射器的掃描角度能夠支持51度。所以我們可以增加圖像尺寸。這與原來的方案不同,亦即固定的36度。

主持人:這是用于屏幕的全新技術。你用新技術完全取代了舊有的技術。

這是全新的方案。

主持人:為什么你選擇這個方向呢?為什么你選擇用激光呢?激光當然很酷,但除此之外呢。

尺寸,重量,以及功耗。

主持人:嗯嗯。

激光是很酷,它們同時是我們生成光線的最有效機制。所以這是一個正確的選擇。它提出了自己的挑戰,但這是一個正確的選擇。因為MEMS方案,我們可以提升視場而重量無需改變。所以這同時比初代設計更輕。然后是SRG,波導,它們是同類最佳質量。所以我們能夠維持尺寸和功耗限制,但同時可以實現更大的視場。

主持人:這很棒。然后,你們是如何令設備適配這么多的用戶呢。測試過程是怎樣子的呢,你們是如何確保它可以支持不同的用戶。

這是好問題。我們從公開的頭型數據庫開始。然后我們在內部開發模型。數以千計的模型,數以萬計的數據點。我們基本上掃描了不同人的頭型,然后你就需要為規格思考這一系列的問題:他的適眼距是多少,眼睛在哪里和透鏡應該在哪里,以及我們最大可支持的范圍是多少。所以這基本上是一次非常繁瑣冗長過程,采集數以萬計的頭型掃描,然后打造支持所有這一切的規格。

主持人:我猜這涉及所有的微軟員工,甚至之外的人群。

我希望就是這樣簡單直接。但是的,我們確實…我們實際上構建了一種用于測量頭型的設置。

主持人:你提到了高對比度。我可以在戶外使用嗎,比如說日光照射下的公園?

原來的設備在尼特方面限制在非常低的數字,500尼特。對于這款設備,是的,你可以。

我不太確定我們是否有承諾過公司之外的數字,但這款設備的設計可以達到非常高的尼特,超過1000,所以你應該能夠在戶外環境中穿戴使用。

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編輯:果粉
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