杰普特丨乘风破浪，拥抱XR时代风潮- 大数跨境

杰普特

2023-06-06

导读：论光学检测在XR中的实际应用

6月6日凌晨，在2023苹果全球开发者大会（WWDC）上，库克面带微笑，宣布了这次的One More Thing——全世界都在屏息等待的头显终于出场，或许这已在无声的宣布：XR时代正式到来！扩展现实（XR）是虚拟现实（VR）、增强现实（AR）和混合现实（MR）等各种新沉浸式技术的统称，VR、AR和MR都属XR技术。从游戏到虚拟生产再到产品设计， XR使人们能够在计算机生成的环境中进行前所未有的创造、协作和探索。

光学检测在XR中的应用

VR/MR显示的本质是通过光学系统将屏幕放大并投射到人眼中，人眼所看到的其实是屏幕的虚像，从而获得一种虚拟的沉浸感，所以VR/MR产品的观看舒适度与屏幕本身及光学系统两者有直接关系。因此，VR/MR眼镜产品成像质量的自动化检测非常重要，而显示成像畸变会极大影响用户的产品体验。当前VR/MR眼镜已经在一些军事训练中应用，未来也将重新定义游戏、旅游与社交等应用场景。

VR/MR眼镜产品由一对分别针对左眼和右眼的成像模组组成，每个模组又是由一个高质量透镜及一块显示荧幕精密组装而成。用户在使用VR/MR眼镜体验虚拟世界时，双眼瞳孔会在较大的角度范围内自由活动。因此，当用户左右眼瞳孔偏离模组光轴中心时，所看到的显示荧幕成像缺陷成为了检测VR/MR眼镜质量的关键指标，这需要极其精密的光学系统进行校准及测量。虽然较大的光学畸变对使用者是否会导致眼睛视力损害，目前还没有权威机构能够给出明确结论，但对于VR/MR眼镜这种穿戴时离眼睛非常近的产品而言，由于畸变造成的不舒适观看体验以及必然发生的视觉疲劳则是显而易见的。

近年来，杰普特与产业伙伴联合创新，积极投入VR/MR/AR光学检测技术如用于自动化检测VR/MR眼镜产品相对人眼瞳孔成像缺陷的研发，内容包括：成像畸变、成像清晰度、屏幕缺陷、屏幕亮度差异、对比度、瞳孔游移、镜片焦距、鬼影等。得益于杰普特在光学设计、视觉算法及运动控制等领域的多年技术积累，已经可以满足客户对高准确度和高重复性的测试的需求。同时，杰普特也在协助客户开发下一代VR/MR，以及AR检测设备，计划加入更多的光学检测项目，例如MTF、偏振、光谱、色彩均匀性等。

技术亮点

可根据不同VR透镜的光学设计定制算法
高精度六足位移台用于VR透镜光轴校准及测试，光轴校准精度可达0.0167°
荧幕光学中心标定可精确至亚荧幕像素的精度
2D热图显示畸变值分布可提供锥光仪镜头畸变校准服务

光学检测在XR摄像头中的应用

简单来说，摄像头在AR/MR设备中可以用于以下几个方面：

1、环境感知和虚实融合：通过摄像头获取现实世界的场景和物体信息，将其与虚拟现实元素进行融合，在用户的视野中呈现出一种更加逼真的混合现实效果，即Video See Through的功能。

2、头部和手部跟踪：摄像头可以用于跟踪用户的头部和手部运动，以便在虚拟现实环境中实现更加自然的交互和控制。通过识别用户的手势和动作，可以实现手势控制、触摸交互等功能。

3、环境建模和定位：通过LiDAR激光雷达与摄像头获取现实世界的场景和物体信息，可以实现对环境的建模和定位。这可以用于实现增强现实导航、室内定位、虚拟结构设计的展示等功能。

在北美大客户的消费级产品中，旗舰手机的摄像头一直是行业的标杆，客户一直致力于在手机摄像头技术上的研发和创新，不断推出领先行业的新功能和技术，迄今，杰普特已经为大客户开发了摄像头模组中位移式光学防抖模块（OIS）的校准设备和微型电机模块（VCM）的校准设备，通过使用激光位移传感器来标定摄像头模组中这两个模块的相对位移量，同时进行数据烧录。

以下是关于这方面光学防抖技术的介绍：

摄像头中的芯片位移式光学防抖模块（OIS）可以通过检测摄像头的震动和移动来实时调整芯片位置，从而减少图像模糊和抖动。该技术利用了摄像头中的加速度计和陀螺仪等传感器来检测移动和震动，并通过霍尔效应来驱动芯片模块来调整芯片的位置，从而使图像更加稳定和清晰。

芯片模组在平面移动进行光学防抖补偿的过程中，其相对的高度面会存在微米级别的波动，需要进行标定和校准，即为我们给客户开发的位移式光学防抖模块（OIS）的校准设备。

同时摄像头模组中还有一个微型电机（VCM）来实时调整镜头位置。当摄像头检测到移动或者震动时，微型电机会自动调整镜头位置，以抵消这些运动。OIS技术可以使拍摄的照片和视频更加清晰、稳定，尤其是在低光环境下或者在拍摄运动场景时效果更加突出。

微型电机（VCM）实时调整的位置也需要微米级别的标定和校准，即为我们给客户开发的微型电机模块（VCM）的校准设备。

2022-2023年，杰普特逐步向客户交付摄像头模组领域的光电校准检测自动化设备，陆续完成验收。

技术亮点

可根据不同VR透镜的光学设计定制算法
高精度六足位移台用于VR透镜光轴校准及测试，光轴校准精度可达0.0167°
荧幕光学中心标定可精确至亚荧幕像素的精度
2D热图显示畸变值分布可提供锥光仪镜头畸变校准服务

虚拟现实行业实现从概念萌芽到产品出炉，再到商业变现，需要所有参与者“拧成一股绳”，发挥各自优势，共同参与生态建设、贡献创新智慧。杰普特作为国家高新技术企业，是知识密集、技术密集的经济实体，是调整产业结构、提高国家竞争力的主力军！依托于先进的研发、生产、测试设备，杰普特团队对激光技术、智能装备与行业应用不断地钻研与探索，坚守初心、砥砺奋进、刻苦钻研、不断创新！扩展现实技术（XR）的进步将逐步成为我们的工作、生活和娱乐方式，杰普特更将乘风破浪，积极拥抱XR时代风潮，为助力XR产业砥砺前行。