Meta宣布Mirror Lake研发计划，主攻紧凑变焦和Holocake 2难题

Meta 正在构建一个名为“Mirror Lake”的原型头显研发项目，以实现在紧凑外形尺寸下验证Meta在过去七年中一直在孵化的几乎所有先进视觉技术。

Mirror Lake 尚未内置到功能设备中——它仍然只是一个正在积极研究的概念。Meta's Reality Labs 部门的首席科学家 Michael Abrash 表示，Mirror Lake“展示了完整的下一代显示系统的样子”。早在 2019 年，Abrash 就宣布Facebook 正在打造一款“真正的下一代概念原型”VR 头显，但目前尚不清楚这个想法发生了哪些进展和改变。

该概念旨在通过 Meta 提及的 Pancake 镜片实现“滑雪镜般轻薄的外形”，同时结合先进的眼动追踪、可变焦点、反向直通以及对处方镜片附件的支持，“以消除对眼镜的需求”。

需要明确的是，Mirror Lake 目前还不是产品。Meta 首席执行官马克扎克伯格表示，它所证明的技术可以在“本世纪下半叶”的产品中看到。

1、可变焦距

目前所有的 VR 头戴设备，除了实验室原型之外，都只有定焦镜头。每只眼睛都得到一个单独的图像，但图像聚焦在固定的距离。您的眼睛会指向（会聚或发散）您正在查看的虚拟对象，但无法正确聚焦（适应）该距离。这称为收敛-调节冲突。它会导致眼睛疲劳，并使虚拟物体在近距离看起来模糊。

在 2018 年的 F8 会议上，Facebook展示了一款名为 Half Dome 的原型头显，它结合了眼球追踪技术，可以机械地向前或向后移动显示器以调整焦点。Half Dome 解决了收敛-调节冲突，但机械方法在现实世界中会出现严重的可靠性问题，使其不适合在产品中运输。

在 2019 年的 Oculus Connect 6 上，Facebook 描述了 Half Dome 2 和 Half Dome 3。Half Dome 2 使用更可靠的执行器和更紧凑（但视野更低）的设计。然而，Half Dome 3 采用了一种全新的方法，没有移动部件。Half Dome 3 没有移动显示器，而是使用了一堆液晶透镜层。向每个透镜层施加电压会改变其焦距，因此每个独特的开和关组合都会产生不同的焦距。有 6 层，有 64 种不同的可能焦距。

虽然 Half Dome 3 比其前身更紧凑，但它仍然比 Meta 想要实现的“滑雪护目镜式”外形尺寸大得多。Mirror Lake 将使用与 Half Dome 3 相同的方法，但外形尺寸要小得多，这是通过使用“Holocake”镜头实现的。

2、全息镜头

当前流行的 VR 头戴设备包括 Quest 2、PlayStation VR 和 Valve Index 都使用常规折射镜片，这需要相对较大的显示面板以及与镜片之间较大的间隙。这种差距是当今头显尺寸和体积的主要驱动因素。

2015 年，eMagin 展示了一款极其紧凑的 HMD 原型设计，使用了所谓的“Pancake 镜头”。Pancake 镜片使用偏振来“折叠”光路，使其更短。去年HTC 推出了 Vive Flow，这是一款使用Pancake 镜片的紧凑型 USB 供电头显。Meta 将于今年晚些时候推出的“高端”头戴设备仍仅称为Project Cambria，它将使用Pancake 镜片实现比 Quest 2 更薄的体积。

对于 Pancake 镜片，光路足够短，剩余的大部分厚度都是镜片本身。为了进一步减小头显的尺寸，Meta 的研究人员保留了Pancake 镜片光学的相同核心概念——基于偏振的光学折叠——但基于他们在 2020 年展示的研究成果，用“薄而扁平的全息透镜”取代了曲面透镜。Meta 将结果称为“Holocake”镜头。需要明确的是，Meta 对“全息”一词的使用与业内其他一些术语不同——这是全息胶片中的全息，而不是 3D 光场显示器。

Meta 表示，全息显示技术和Pancake的结合至关重要，这也是下面Meta光学系统研发的重要方向。对于视力下降的人，可以在全息镜片中添加“非常薄的处方附件”，从而无需在头显内戴眼镜。

虽然 Mirror Lake 仍然是一个概念，但 Meta 已经使用名为 Holocake 2 的全息镜头构建了一个工作原型头显。Meta 说 Holocake 2 是一款功能齐全的 PC VR头显，能够播放任何 PC VR 游戏。它称 Holocake 2 为“我们制造过的最薄、最轻的 VR 头戴设备”，其研究人员相信进一步小型化是可能的。10 月，Meta 的 CTO 在推特上发布了一张自己穿着看起来像 Holocake 2 的照片。

Holocake 透镜有一个重要的限制——它们需要专门的激光作为光源。LED背光不适合。Meta 的 Michael Abrash 指出，目前还没有消费产品所需的性能、尺寸和价格的激光器。Meta 声称，使用激光确实可以实现更广泛的色域。

尽管外形看似相似，但Holocake2的全息显示系统仍存在大量待解决的问题。相较于不久后即将问世的Cambria头显，我们不能希望后者有着和Holocake2一样的极致轻薄外型，因为它大概率只会使用到Pancake系统。

3、反向直通

大规模采用不透明虚拟和混合现实头显的一个障碍可能是房间里的其他人看不到你的上脸和眼睛。虽然高质量的颜色传递可以让您看到它们，但它们无法完全看到您。

去年，Meta 研究人员展示了“反向直通”的原型——一种带有外部 LCD 面板的头戴式显示器，可以呈现佩戴者眼睛的合理视图。Mirror Lake 将是第一个具有反向传递功能的完全集成的 Meta 原型。

有趣的是，The Information 上个月的一份报告称，苹果即将推出的头显将包含反向直通功能，但添加屏幕显然意味着外向摄像头必须放置在远离用户眼睛的“尴尬”位置，这使得开发的直通重投影算法更加困难。