解讀 Magic Leap One：光學成像是怎么做的？（一）

雷鋒網按：成立于 2017 年的 nreal.ai，致力于用 MR 技術塑造未來世界，改變人類認知體驗的公司。CEO 徐馳曾就職于 Magic Leap。本文作者為 nreal.ai 聯合創始人、首席光學工程師肖冰，他對 ML One 的光學部分進行解讀。

期待已久的Magic Leap終于發布了第一代開發者版本，這是所有做AR的人都應該興奮的事情，但由于目前給出的情報過少，只能從公開的圖片、文字和少數媒體的報道中給出一些判斷和猜測：

光學方面，官方在數字光場上的描述是：

 我們的光場光子產生不同深度的數字光，并與自然光無縫融合，從而將逼真的虛擬物體疊加至真實世界中。（Our lightfield photonics generate digital light at different depths and blend seamlessly with natural light to produce lifelike digital objects that coexist in the real world.）

從上圖及文字描述，以及以往的專利內容判斷，想在如此小的空間內實現同時實現多個深度的圖像顯示，使用的應該是多層光波導結構。從滾石報道中的圖片也可以看出，Magic Leap One初期原型的尺寸也是大的驚人。

從前圖中紅圈處的階躍變化，至少能看到2層間隔有一定距離的光波導，里面是否還有更多層的光波導，由于透過率太低，無法判斷。從反射粉色光來判斷，光柵面積應該占據了波導片的絕大部分面積。從Magic Leap創始人Rony Abovitz早期給出的圖判斷，耦入位置應該在光柵上部分的中間。

至于把光線送入波導的投影光機，猜測如果每只眼使用不同的顯示像源來顯示不同深度的圖像信息，這樣功耗、體積、重量和系統復雜度會相對較高，但完全獨立的顯示可以使幀率更高顯示更加逼真，但由于體積限制，如果采用這種方式，從上圖看depth不會太多，不會大于3個；如果每只眼的不同depth共用同一個像源，則體積、重量、功耗以及系統復雜度都會降低，但帶來的問題是幀率會變為1/n，n為深度的個數，同時對于投影光機的復用也會帶來一些設計難度。

對于屈光不正人人群的適配問題，就我所知，目前無法再波導內改變物體的呈現深度（雖然Magic Leap的專利里有類似的技術，但就我判斷基本不具備可生產性），需要在波導片之外對波導出射的代表無窮遠的虛擬物體光線進行視度調節，因此必然在多層波導之間使用透鏡或具有類似功能的元件，這將導致對于屈光不正的人來說，眼鏡只能對特定的人適配，從滾石的報道中也有類似的描述：

“在他們推出的時候，公司還將在鏡片選擇上，提供針對不同群體的適配方案。（By the time they launch, the company will also take prescription details to build into the lenses for those who typically wear glasses.）”

對于視場，滾石的人說，在手臂半伸展的距離下，相當于眼前的一個老式錄像帶的大小：（The viewing space is about the size of a VHS tape held in front of you with your arms half extended.） 

假設臂展500mm，半臂展250mm，則對應的視場水平41°×23.3°=46°，因此猜測視場在50°左右。