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Magic Leap One最全拆解，神秘光学设计大揭底
hi188｜ 撰文
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。
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。
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。
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。
▲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。
▲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…
▲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。
▲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。
▲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。
▲把眼镜两侧盖板和内部的透镜取下来的画面。
▲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。
▲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？
▲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。
▲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。
▲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。
▲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。
▲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。
▲上图是Magic Leap One申请的2016/0327789光学专利。
▲Magic Leap One光学原理图，由iFixit制图。
▲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。
▲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。
▲以上是三组光学模组的正面。
▲以上是三组光学模组的取下屏蔽罩后。
▲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。
▲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
▲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
▲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。
▲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
▲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
▲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。
▲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。
▲打开Lightpack可不轻松，需要加热边缘并从边缘慢慢撬开。
▲和之前预测相同的是，Lightpack的连接线是固定的，不可随意插拔。
▲Lightpack整块电路板。
▲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。
▲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。
▲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
▲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
▲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。
▲Magic Leap One采用了一块37.6Wh的电池，运行电压为3.83V。
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（高清大图和跳转链接请点击下方阅读原文），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。
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）。
（END）
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