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澎湃报道丨奕目科技创始人李浩天:光场相机如何帮助构建元宇宙?

发布人: 发布时间:2022-09-20 阅读数 (417)
奕目科技创始人李浩天接受澎湃新闻采访

·“光场相机的一个特性即,其COMS芯片表面封装了几千万颗不同角度的复眼透镜,每个透镜就是一根头发丝大小,相当于一台相机实现了多台相机的功能,尽可能把空间中光的不同维度信息捕捉记录下来。”

·“如果使用光场相机采集真实世界的信息,然后用计算机建模再输入到VR眼镜中,就可以把元宇宙的整个三维世界建设得更加逼真。”

仿生昆虫复眼成像,将几十万至几百万个微小复眼传感器精密封装成一台相机,单次拍摄实现三维成像……这已经不是顶刊论文里的前沿研究,光场相机已经走出实验室,在工业环境中真实发挥作用。


“光场相机的一个特性即,其COMS芯片表面封装了几千万颗不同角度的复眼透镜,每个透镜就是一根头发丝大小,相当于一台相机实现了多台相机的功能,尽可能把空间中光的不同维度信息捕捉记录下来。”奕目科技创始人李浩天在接受澎湃新闻专访时介绍道。

随着智能制造的不断发展,机器视觉作为产线的眼睛,直接制约产品的出厂质量和安全性。中国虽然拥有世界最大的制造业市场,但核心视觉模块大部分都不是国产。成立于2019年的奕目科技,是国内率先全面掌握光场相机光学设计、微纳加工、封装制造、算法软件等全链路核心技术的三维光场相机提供商。2021年,奕目科技在率先实现了光场相机在工业产线检测的批量应用。

 

在专访中,李浩天解释了新兴的光场成像技术的原理,介绍了光场技术的应用场景,以及其在元宇宙核心零部件生产中发挥的作用,也谈到了技术趋向与规划。

以下为部分采访实录:

澎湃科技:什么是光场?光场相机的原理是什么?

李浩天:光场其实跟物理里学到的磁场、重力场是类似的东西,都是看不见摸不着,但存在于生活的方方面面。为什么叫光场?因为光有很多维度,不同波长代表不同颜色,比如长波长是红光,短波长是紫光;还有偏振,不同的偏振态就可以呈现不同的显示状态;以及光的强度,比如明暗;光沿着直线传播等等。光场就是描述光所有特性的统一概念。

光场相机的一个特性即,在其COMS芯片表面封装了几千万颗不同角度的复眼透镜,每个透镜就是一根头发丝大小,相当于一台相机实现了多台相机的功能,尽可能把空间中光的这些信息捕捉记录下来。

澎湃科技:光场相机目前有哪些应用?

李浩天:其实目前在国外,光场相机在元宇宙领域最多被谈及,它可以完成元宇宙前端的信息采集。

元宇宙最关键的核心零部件就是VR眼镜和裸眼3D两部分。在真实的场景中,人眼是可以不断远近对焦的,比如对焦在远处,近处就是虚焦的。但一般VR眼镜是固定焦距,只有二维的信息,那么眼睛就会疲劳,也会觉得看到的信息不真实。现在的VR眼镜确实可以呈现出不同视角的3D特性,但如果转的角度比较大,或者有多人在同一个屏幕上,它可能就算得不够准。因为从源头来说,它无法捕捉到眼睛看到的东西是从哪个方向传播出的光线。如果使用光场相机采集真实世界的信息,然后用计算机建模再输入到VR眼镜中,就可以把整个三维世界建设得更加逼真。

澎湃科技:你提到了像VR这些设备目前不成熟的地方,那么成熟后的最终形态会是什么样子?

李浩天:我觉得最终形态会像我们看的科幻电影一样。可以想象一个场景,每天早上醒来穿一件特殊的衣服,这衣服上有一堆传感器,但是我们看不见摸不着,也觉得很舒服。比如手指上的传感器,手一伸就可以去触控一些虚拟的东西;头部的传感器能感知到我今天的情绪,如果不开心元宇宙可能就推送一些开心的东西;同时,眼球上会投影一些虚拟的画面。等洗漱完出门上班,就可以看到整个城市有各种各样的虚拟立体的裸眼3D设备。很像科幻电影的场景,但某种程度上科技发展一个最重要的内驱力就是实现人类的想象和需求。

澎湃科技:就你所了解的信息来看,中国在元宇宙相关产业方面目前发展速度怎么样?

李浩天:目前在硬件层面,如VR眼镜硬件,中国跟国际最一流的厂商是接轨的,国际最新的技术、最新的生产需求都是在中国,中国肯定是可以在硬件层面赶上的。中国有Pico、字节跳动,包括小米、华为也都推出了一系列VR眼镜,我相信在品牌方面,在软件系统方面都有一定突破。所以整体看下来,中国在元宇宙领域肯定跟世界最顶尖的水平差距不大。

澎湃科技:能不能用通俗的方式解释一下VR、AR、XR这些设备的核心零部件是什么,光场技术在其中会起到什么作用?

李浩天:我们可以把VR简单理解成一个显示的模组,就像手机一样,它里面有一个显示器,但是它的显示器可能特别小。然后它有光学成像的镜片模组,有的VR眼镜比较薄,有的比较厚,它成像方式的具体光路设计是完全不一样的。

光场在这里面参与的,除了之前谈到的做元宇宙的采集端,现阶段也在帮助生产更稳定、质量更好的VR设备。比如光场相机现在已经参与到VR眼镜的一些生产线,帮助他们检测VR眼镜的缺陷,包括其成像的虚拟相面的缺陷问题、距离问题。

VR眼镜的左眼和右眼各自独立成像,如果左眼投的像是1米,右眼是1.5米,戴上眼镜就可能眩晕。对于我们而言,就可以检测透明的虚拟相面离眼睛真实的距离,在1.5米的范围内最高达到一毫米精度。

对于镜片模组,它有好几层镜片,每层可能都有镀膜、偏振片等。可能膜上会有缺陷、气泡或者一些点,在它组装成VR眼镜之前,就可以通过光场相机定位缺陷在第几层,有些缺陷是可以修复的。

澎湃科技:光场相机来做这个检测的特殊优势是什么?

李浩天:光场能够实现一次拍照就获得不同角度的信息,它相当于多台相机同时拍摄,还有不同角平面的信息。而且这些信息都是被动式成像,不像其他的2D、3D设备如结构光、线激光设备,比如激光雷达,它就要发射激光出去,反射回来后才能检测。但这样的技术一旦遇到像透明玻璃,或是VR眼镜里的虚拟相面,都是检测不了的。光场的被动式成像可以把这些问题很好解决。

澎湃科技:光场是一项非常新的技术,你曾经在采访中提到未来几年一个主要的任务就是降低成本,目前是什么样的水平?

李浩天:现在我们主要还是聚焦在工业领域高端的智能制造行业,所以单台的价格还是比较高的。我们现在也在努力把价格降低以及去拓展更多的市场,通过优化供应链,开发更多低价的光场相机。

澎湃科技:成本的降低取决于什么呢?

李浩天:一是起量,第二是技术的成熟程度。现在技术还在不断迭代,在这样的阶段,我们就不会大批量采购一些零部件如里面的核心芯片。像手机摄像头,它一开始就是几千万像素,到后面现在有几个亿像素,其实就是通过起量来降低成本。

对于这种工业传感器芯片而言,它其实也是可以通过起量去降成本,都是要一步一步去迭代的。

澎湃科技:我知道您是技术背景,最初为光场这么一个新兴的技术寻找应用落地场景是怎样的过程?未来的规划是深入进一些产业的上下游中,还是以技术为核心横向扩展不同应用场景?

李浩天:一开始,我们其实有点拿着锤子找钉子,但是我们一直在努力用好这个锤子。当时出来创业的时候想,它既然能够在实验室里测几微米的东西,包括飞机发动机这样高精尖的东西,肯定也能去做一些三维建模。在2015年左右,VR眼镜有一个热潮,我们想着光场可以做3D重建。

后来2019年正式出来创业后,整个市场都不是特别好,VR眼镜没有任何的消息,我们就去找一些新的可能性。当时一家韩国公司找到我们,说光场相机也许能解决屏幕缺陷检测的问题,后面我们就飞了十几趟韩国,实现了首套销售。

对于未来的规划,因为我们团队是一个技术团队,更擅长的是去做技术本身的迭代,聚焦在光场的成像本身,把这个技术赋能于各行各业,这是我们更愿意去也有能力去做的事情。

 

附:奕目科技的技术发展历程

2015年发展了第一套科研级光场三维成像系统;

2016年实现了颗粒的微米级三维测量精度;

2018年自主研发了光场采集芯片封装、测试设备;

2019年实现全部核心部件的国产化;

2020年成功开发了工业级显微光场相机;

2021年率先实现了光场相机在工业产线检测的批量应用。


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