Magic Leap One最全拆解,神秘光学设计大揭底

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Magic Leap自诞生起,就显得格外神秘,近日推出的首款产品Magic Leap One同样自带光芒,就在购买到的开发者接连放出使用体验的同时,可能大家还在好奇,Magic Leap One到底有什么神奇之处。

Magic Leap One微信截图_20180808203650

近日,著名的硬件拆解机构iFixit放出了Magic Leap One的拆解,其中值得关注的是新设备上采用多层显示波导模组,这或许也是通过波导模拟实现所谓虚化景深效果的原因,下面我们进入详细拆解部分。

首先,我们来了解一下Magic Leap One的硬件规格。

  • 显示:光波导显示模组;
  • 芯片:NVIDIA Tegra X2芯片(Parker架构),集成Pascal架构GPU;
  • 存储:8GB内存、128GB存储空间;
  • 无线:蓝牙4.2、802.11ac WiFi;
  • 接口:USB Type C、3.5mm耳机。

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值得关注的是,NVIDIA早在2016年宣称Parker架构芯片是为自动驾驶汽车而设计的,如今来看可能会扩展至其它领域,考虑到Magic Leap One自身配备大量传感器以扫描和认知周围环境,工作方式和自动驾驶汽车有些类似,因此该芯片出现在Magic Leap中并不奇怪。而现在,我们最新担心的就是它的散热表现,毕竟这最初就不是为移动平台而设计的。

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Magic Leap One于去年年底首次曝光之后,大家就对眼镜外侧的多个传感器感到疑惑。眼镜外鼻梁上方拥有一组红外LED投射捕捉模组,用于深度信息的测量,原理和iPhone X、Kinect捕捉方式类似。

当然,Magic Leap One每个镜片内部还拥有四个红外追踪LED,用于实现眼球追踪功能,接下来会有详细介绍。

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相信大家已经对Magic Leap One的工作方式不再陌生,其由三个组成部分:Lightwear头显、Lightpack计算模块、以及操控手柄,简述工作原理可参照上方草图。

Lightwear头显拆解

另外,iFixit也提到混合现实MR成像十分困难的,而Magic Leap采用波导显示技术和多焦点平面显示技术,既可以让图像映射到你的眼中,同时还能模仿人眼具备中的不同焦点间的虚化效果。

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从内向外看,每个镜片四周都拥有4个红外LED,其作用是眼球追踪。之前笔者参照其他照片一直以为是3个红外LED,原来左上角位置还藏着1个。果然,这个设计很难看…

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另外,我们还能看到中间的光波导模组不同显示区域的颜色变化,其特点共有6层压制而成,之间还能看出些间隙。波导边缘黑色封边设计,猜测作用是减少外部光线干扰。

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眼镜头箍内部,左右两侧分别内置了一个扬声器。其实,真正让人恐慌的则是“Class 1 Laser”字样,这个一级镭射等级标签。实际上,一级镭射是无害免控激光器,人体没感觉,对人体无任何危险,也不会损害眼睛,大家完全不用担心。

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拆开侧边即可看到扬声器内部,扬声器采用了四个触点连接,虽然更换更简单,但旁边还是有部分空间浪费。

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把眼镜两侧盖板和内部的透镜取下来的画面。

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上图中眼镜框右侧还有一个突出的黑色小立方体,其实际上它是6DoF磁传感器的线圈,用于接受手柄位置的信息,猜测方法是测量xyz三轴垂直磁场的强度,以确定手柄与眼镜本体相对的位置和方向。

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而拆开手柄后我们发现手柄内置了一个体积更大的线圈追踪器,同时手柄还配备一个8.4Wh的电池。线圈周围还拥有铜质屏蔽层,以防止外部干扰同时不影响磁力感应。iFixit评价该技术已经存在,而且对于左撇子而言可能体验稍差。

此外,我们还知道Magic Leap One手柄触控板周围配备了LED灯,难道未来也有采用可见光追踪?

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拆下头戴部分,我们可以看到用于眼球追踪的红外LED为串联设计,并非单独控制,当然我们人类两个眼球自然情况下也是往相同方向运动。

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接下来拆解一个外部传感器阵列(基本上可以分为左右两部分,设计都是对称的),模组下方隐藏着光学系统。

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这些绚丽的光斑实际上是从光栅反射环境光的画面,并非其本身的颜色,每个颜色对应不同波导层(共两个焦平面),以此实现多焦点层的虚化效果。

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而光学模组另一侧则拥有OmniVision OPO2222 场序制彩(Field Sequential Color)LCOS组件,这可能是一个OV的定制版本。

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进一步来看,投影部分共6个光斑(红、绿、蓝各2个),每个光斑照射出去就能在波导层中显示出画面,细节可点击访问维基百科

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上图是Magic Leap One申请的2016/0327789光学专利

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Magic Leap One光学原理图,由iFixit制图。

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眼镜内部竟然拥有一块镁铝合金材质框架,所有的传感器都安装在此框架上。这个设计显然与我们见到的VR头显不同,因为VR头显往往会采用质地轻且坚固的复合塑料材质,这也是考虑到机身重量太大影响佩戴舒适感。

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猜测原因可能是因为金属材质散热更好,毕竟Magic Leap One眼镜内部集成大量的传感器,是个发热量集中的地方,确实要考虑散热部分。图中红色部分为导热材质,用于辅助红外模块散热。

采用金属材质另一原因可能是保证光学器件的稳定性。

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以上是三组光学模组的正面。

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以上是三组光学模组的取下屏蔽罩后。

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上图下方的红外模组,左侧红色为红外捕捉摄像头,右侧黄色为红外点阵投影。

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头显左右两侧连接排线上也有传感器。
红色
:英特尔Movidius MA2450 Myriad 2视觉处理单元
橙色:硅谷数模SlimPort ANX7530 4K DisplayPort显示控制器
黄色:0V00680-B64G-1C 相机组合芯片
绿色:英特尔Altera 10M08V81G – 8000 FPGA,或用于相机数据衔接

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另一面也有三颗传感器。
青色:谱瑞科技Parade 8713A双向USB 3.0驱动IC
深蓝:恩智浦TFA9891音频放大器
紫色:德州仪器TI 78CS9SI

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拆下眼动追踪红外LED层,还发现一个内置的红外追踪相机,其隐藏在下方,并拥有滤光片。由于捕捉摄像头位于下方,因此猜测眼镜向下看时可以更好的追踪瞳孔。

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接下来就不得不用点儿暴力手段了,但是能够看到Magic Leap One的光学设计也是值得的。
红色:一个由6个LED光源
橙色:LCOS微显示屏
黄色:准直透镜,LED光源引至偏振器
绿色:偏振器,将图像重新聚焦至光波导镜片上
蓝色:衍射光栅分别摄入6个不同的彩色斑点中

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再次证明LED光源共6个颜色,红绿蓝各2个。

Lightpack计算模块拆解

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接下来我们就来看看Lightpack计算模块,其侧边拥有大面积散热孔。

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机身背部信息显示,组装位于墨西哥,但供应商目前依然是严格保密状态。

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打开Lightpack可不轻松,需要加热边缘并从边缘慢慢撬开。

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和之前预测相同的是,Lightpack的连接线是固定的,不可随意插拔。

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Lightpack整块电路板。

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Lightpack内置了酷冷大师的风冷散热器,这也是很多笔记本电脑中常见的,这么小的设备发热量难道能和笔记本电脑相比?其实不然,散热确实的确是Magic Leap One非常重视的。

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散热器通过胶水紧密的连接在主板屏蔽罩层,已达到最佳散热状态。另外,发热量太大的话,Lightpack放在口袋里是不是也会很烫,这个问题实际上已经在外媒体验中解释了,因为它确实会有些热,但好在它可以夹在外面,如果直接放进口袋里那后果不堪设想。

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主板正面
红色:英伟达Tegra X2“Parker“架构处理器,内置Pascal架构GPU
橙色:2颗三星K3RG5G50MM-FGCJ LPDDR4内存,共8GB
黄色:谱瑞科技Parade 8713A双向USB驱动IC
绿色:Nordic Semiconductor N52832射频芯片
青色:瑞萨电子9237HRZ升降压电路芯片
深蓝:英特尔Altera 10M08 MAX 10 FPGA
紫色:美信半导体Maxim MAX77620M电源管理IC

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主板背面:
红色:东芝THGAF4T0N8LBAIR 128 GB NAND闪存
橙色:飞索半导体Spansion FS128S 128 Mb四路SPI NOR闪存
黄色:德州仪器TPS65982 USB Type C和USB PD供电控制器
绿色:力智电子PI Semiconductor uP1666Q 两相降压控制器
青色:德州仪器INA3221双向电压监视器

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接下来就是Lightpack的电池部分了,其位于另一侧,两各模块中间采用排线连接。而电池部分拆解则更为吃力,只能硬上强行拆解。

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Magic Leap One采用了一块37.6Wh的电池,运行电压为3.83V。

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到这里Magic Leap One的拆解就全部完成了。对于它的内部设计有了一个清晰的认识,光学的设计让我们大开眼界的同时,也看到硬件设计上有些明显的短板,这也会迎来一些吐槽,这毕竟是一个主打C端的产品。

另外,本片文章中所有图片来自iFixit,同时iFixit也指出本文中也感谢了KGonTech博客的 Karl Guttag以及VR圈的知名人物Palmer Luckey的一些贡献和帮助。

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最后,iFixit给出的Magic Leap One的可修复性指数为3(满分为10,数字越大越容易修复)。

本文来源:iFixit

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