本文來自於Karl Guttag，也是【Magic Leap 2套用到To B的可行性分析】的後續，本文主要從專利入手來分析Magic Leap 2。
1，這個設計似乎有些絕望
在看到Magic Leap 2引入電子調光功能後，Karl第一時間搜尋了Magic Leap的專利。首先註意到的是2021年5月13日公布US20210141229號專利，其名稱為「用於穿戴器材的環境光管理系統和方法」。
Karl最初認為，Magic Leap應該不會在光導波前加一塊LCD用來調光吧。以為這並不是新鮮的設計方案，並且是非常傳統且套用久遠的方案，也存在不少問題難以解決。
看起來Magic Leap一直在這一方向申請專利，沒想到預防性的備用設計最終被采納。
本篇分析，依舊參照了新任CEO Peggy Johnson的公開信和CNBC的采訪。
完成上篇文章後，Karl繼續搜尋了Magic Leap與調光相關專利，又找到另外3份：US20210048676、US20210003872和US20200074724，從中發現了一些細節。從CNBC采訪和專利來看，Magic Leap 2似乎的確在光導波前方增加了LCD調光器，看起來Magic Leap也是絕望的、不惜冒險的設計。但是，像素LCD調光也有一些問題，Karl將下篇文章中將著重進行分析。
Magic Leap在過去3年申請631項專利，因此沒有辦法進行詳細的搜尋每一篇專利，因此本文僅針對已經看到的幾篇專利來分析。
1-1，垂直FOV更大？或許存疑
在Peggy Johnson署名文章中，公布了一張Magic Leap 2和1代的FOV對比示意圖。下圖中，Karl自己增加了HoloLens 1和2代的FOV進行參考和對比。
官方公布示意圖中，Magic Leap 2的FOV垂直方向增長很大，這與當下所有雙目AR眼鏡的設計並不相同，不過Karl認為這樣的設計並沒有體現技術上的進步。
但是根據2020年11月送出的專利US20210141229中提到的資訊，Magic Leap曾考慮55×45度設計，上圖中用綠色框表示。
同時根據已查閱的專利，暫未發現垂直FOV大於橫向FOV的例子。Karl也迫不及待的想了解Magic Leap 2的真實FOV是否存在誤導。雖然還沒有得到確認，但Karl認為Magic Leap 2的實際FOV可能和圖中公布的並不相同。
2，具備雙側透鏡的單層光導波
上文提到，Magic Leap可能會采用單層光導波提供更大FOV和更佳的成像效果。光導波設計在耦入時必須設定為無限遠的焦距，因此未修改的話耦出成像也是無限遠。Magic Leap 1代有兩層光導波，一層的耦出光柵設定焦距在2米，另一層焦距設定在0.5米，從而盡可能降低VAC（視覺輻輳調節沖突）。
HoloLens 1和2代均透過在光導波和眼睛之間增加第一組透鏡，將焦距設定在約2米處，同時在光導波外側透過第二組透鏡來抵消第一組透鏡產生的影響，目的是讓現實環境畫面的焦點和放大倍數盡可能保持一致。
大多數的Magic Leap調光專利顯示，可能會采用類似HoloLens的前後兩組透鏡（內側透鏡BLA，外側透鏡FLA）的方式，就像下圖一樣，圖左側是Bernard Kress的【Optical Architectures for Augmented-, Virtual-, and Mixed-Reality Headsets】書中的示意圖，右側是Magic Leap專利229中提到的。
3，可變焦距和視覺輻輳調節共存？
根據專利來看，Karl發現了可變焦距（自適應）的描述，其目的是用在單層光導波中用於降低VAC。根據229專利，Karl大膽猜測：
根據上面229專利圖（FIG.27）中的2704元件包括了，用於在2702（目鏡）和2700（眼鏡）之間切換深度資訊的元器件。2706是內側透鏡，因為總會幹擾真實環境光線，因此增加2708（外側透鏡）來抵消帶來的偏差。
專利229中將BLA和FLA的組合稱之為自適應調節，但並未明確是用於變焦用途。FIG.28中表述如下：
在OST-HMD還可以包括一個目鏡2806、一個自適應BLA 2808、一個自適應FLA 2810和EPE 2840，顯示光源2836，最終到達使用者眼睛2800。
那麽，如果沒有BLA和FLA的自適應模組會有什麽結果呢？根據已有對可變焦透鏡知識，Karl認為Magic Leap 2可能並沒有自適應調節模組，目前分析有三種可能：
1，Magic Leap在1代產品以失敗告終，在巨大財務壓力下裁員2/3，其中包括自適應透鏡的研發人員；
2，Magic Leap 1代前就嘗試自適應透鏡，但為了產品快速上市，轉而放棄這一設計。因此，要麽像HoloLens一樣有一組固定的透鏡，另外就是不會加入任何透鏡設計，焦距就在無窮遠。還有可能是，采用不同焦距的版本，或者采用疊加鏡片式的設計；
3，仍然可能采用Magic Leap 1代中雙層光導波設計，不會加入BLA和FLA透鏡。
上述三種分析，Karl認為第二種可能性更大，接下來講一下原因。
3-1，可變焦設計可行性分析
Magic Leap的專利中提到了早期可變焦元件方案，Karl也曾在2016年進行分析。目前已知的幾種制造可變焦元器件（VFE），最常見的有：機械移動型透鏡、柔性鍍膜+液態變焦、液晶電子調節。其它的也有如可變形反射鏡也可以實作，但無法套用在光導波和眼睛之間。
3-1-1，機械移動型透鏡
最常見的方式之一就是透過電機來控制一組或多組透鏡移動，就像是相機鏡頭的對焦方式一樣，不過由於透鏡尺寸和光導波模組尺寸需要一致，因此透鏡會又大又重。
3-1-2，柔性鍍膜+液態變焦
在ADLens和Optotune的產品上，其透過改變柔性鍍膜之間液體的壓力，來實作可變焦設計。上圖中，是液態鍍膜知名供應商Optotune的方案。
而ADLens產品是用於眼鏡中的手動調節方案，並且也在研發電動調節方案，上圖是其專利（US11086132）。
如上圖所示，FLA以及與之作用相反的透鏡BLA來進行抵消補償，雖然液態透鏡折射率更高，但在液體流動以及進度控制、耐用性、體積等方面來看並不占優。而且，Magic Leap似乎沒有相關專利。
3-1-3，液晶電子調節
液晶用於變焦透鏡是很常見的，Karl第一次看到在光導波中套用是2018年CES上，Deep Optics和Lumus的方案。當時也有文章介紹，主要邏輯就是透過相位調制液晶實作變焦。
Deep Optics產品中，鏡片非常平整，呈透明狀。如下圖（左），是Deep Optics已經發售的電動調焦偏光鏡。
根據Deep Optics官網介紹，Deep Optics的液晶層擁有數百萬個微小的像素，面板可以控制每一個像素的垂直和旋轉，從而實作平滑變焦，並且畫面質素更高，切換很迅速。只需要一塊物理透鏡，透過不同電壓即可實作平滑變焦。還可根據使用者瞳距（IPD）進行控制，或調節鏡片畫面中心的間距。
Deep Optics液晶透鏡的重點在於，只作用於光的偏振。當入射光和顯示光的偏振方向相反，那麽透鏡只會改變虛擬影像的焦點，不會改變現實環境光線的焦點。
如果使用Deep Optics的方案，無需對現實環境光進行補償。而根據Magic Leap申請的液晶變焦透鏡專利來看，它們需要對環境光進行補償。部份專利顯示，Magic Leap透過多組單元控制變焦，而Deep Optics則透過控制電壓來控制變焦。
和Magic Leap方法類似，Deep Optics也會對現實環境的光產生偏振，意味著通常會帶來60%的光損（50%偏振+10%其它）。而Magic Leap的方案貌似會阻擋更多環境光線。
3-2，Magic Leap液晶變焦專利
Magic Leap一直在研究解決VAC的液晶變焦光學模組，以下包括從2019年以來相關專利，分別是：US2021/0231986、US2021/0328556、US2021/0041703、US2021/0132394的部份代表性圖片。和Deep Optics只改變虛擬影像的焦點不同，Magic Leap的專利同時帶有FLA和BLA。
這些液晶透鏡需要偏振光才能正常工作，假設這些在需要偏振光的調光器後，那麽光也有可能是偏振光。Karl表示，他更廣行光導波和其它光學模組之間是否有非偏振光。
上圖中專利US2021/0132394展示了使用多層BLA和FLA透鏡，進行變焦，還展示了傳統的可更換式透鏡與光學鏡頭的組合模式。
在專利US2020/0201026中【Kitchen Sink】，包括兩組光導波和兩組帶有BLA和FLA透鏡的調光模組。這種方案采用多層設計，如果兩組調光器處於最大透過率時，我猜只有約10%的環境光到達人眼。
4，光損嚴重
每組帶有玻璃、液晶、校準材料、和兩組ITO電極、其它薄膜等結構的液晶透鏡中，將會阻擋約10%的環境光線。Magic Leap多數專利顯示，每個自適應BLA和FLA結構都套用了很多液晶單元，暫且不說調光。因此，假設光已經發生偏振，單個BLA和FLA將會阻擋10%-40%的環境光。
典型的「高通量」偏振器（相對於「高對比度」偏振器而言）在偏振時會損失約60%環境光（50%偏振+10%其它損失）。如果是預偏振光時，偏振器仍然會損失10%的環境光。
將40%（偏振器100%-60%後）×90%（其它元件100%-10%後），最終的透過率約為36%，這一數據與常規光導波更低。
5，結論
大量證據表明，Magic Leap正在著手研究基於液晶的像素級電子調光方案。Magic Leap也明確表示，它們的產品將具有某種形式的動態調光功能。下一篇文章中，Karl將進行一部份對相關領域的專利進行分析。
關於FOV，Magic Leap 2的FOV可能更高，就像示意圖中那樣。但示意圖或許還在規劃階段，因為本文發現了一些FOV將變得更寬的證據，至少有30%的可能。
也就是說，Magic Leap的確在考慮透過機械移動透鏡/柔性鍍膜+液態變焦/液晶電子變焦其中的一種來實作變焦顯示。自2013年以來，Magic Leap一直致力於解決VAC問題，因此在Magic Leap 2上找到支持的方法非常重要。雖然這些證明花費大量時間和資金，但Karl認為上述方案套用價值都不高，尤其是基於液晶的電子調光+變焦結合的方案。
Karl認為，Magic Leap可能已經就VAC問題確定了其中一種方案。正如上文提到，他們可能還在研究其它附加方法，但很可能是自適應透鏡。
原文：Karl Guttag
