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- 光波导成为AR眼镜迭代新趋势,二维扩瞳几何光波导潜力彰显
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原创 2023-01-04
hi188 | 编辑
关注AR眼镜的朋友可能都会发现,近期新品迭代的一个趋势是持续在小型化、轻量化方向演进。与一年前光学方案主要以BirdBath不同的是,消费级AR眼镜正快速向光波导方案探索和转变。
这一点在最近发布的众多新品AR眼镜中就能明显的感受到,以视享G510为代表的采用光波导方案的AR智能眼镜,越来越多地被应用于工业场景、信息提示、运动辅助、语音翻译、即时交互等应用场景中。
采用光波导技术方案的AR智能眼镜
那么,光波导方案在AR眼镜中的采用率逐渐提升又是为何?AR眼镜在光学方案选择上又有哪些侧重点呢,下面我们就来聊一聊。
1, 光波导成为AR眼镜光学趋势
消费级市场中AR眼镜推广的速度比VR设备要晚一些,此前也有一些产品体积和VR头显相当的离轴光学AR眼镜,因为成本更低、量产更容易,在市场上流行过一段时间,但之后很快消失。经过近几年的探索,业界的共识:轻便、视觉清晰、佩戴舒适是AR产品被公众接受的前提。
基于这个大方向,BirdBath(简称“BB”)很快在市场上站稳了脚跟,从此前的ODG到现在大量基于BB的产品已经不下数十款。它们充分利用了BB成像质量佳的优势,主要用于观影等用途。这类产品大多采用分体式设计,可将整机重量控制在80g左右水平,保证了便携性,但劣势在于光学模组体积较大,镜片较厚,透过率低,更无法看清现实场景。
AR另一个主流方案就是光波导,它的优势在于轻薄、透过率高,FOV大等,因初期成本偏高,更多用于B端产品,例如HoloLens、Magic Leap等,当然这些to B产品没有将光波导轻量化的优势体现出来。而随着成本降低,越来越多的消费级AR眼镜已经采用光波导技术,高集成的整机已经达到了80g以内的轻量化水平。目前,这一方案真正有助于打造符合日常佩戴体验的轻量化的AR眼镜。
图片来自网络
而且光波导的镜片可以做到2毫米以下,加上光机的综合体积可以做到非常小巧,在AR眼镜的ID设计上是最接近普通眼镜外观的,实现最小化遮挡用户视野,大幅提升了AR眼镜全天候佩戴的可行性,接近于光学透视(OST)类AR可穿戴设备的最佳选择。
不仅有助于实现轻量化,光波导模组在视场角、分辨率、亮度、光线透过率、Eyebox等方面同样具备优势,当然客观来讲彩色显示、对比度等相比BirdBath等方案确实存在差距,当然这也会随着制造工艺优化和MicroLED等高亮度光机成熟而逐渐改善。因此,也就能非常好理解为什么光波导方案成为AR眼镜迭代的选择热门。
2,几何光波导和衍射光波导的选择
最近发布的几款AR新品中几何光波导和衍射光波导都有涉及,看出不同厂商对光学方案的选择有不同考虑。光波导主要分为几何光波导和衍射光波导两类光学方案,前者基于几何光学的全反射原理,利用光学冷加工工艺,成像质量更佳;后者属于衍射光学范畴,基于微纳米结构的特定光栅来传播,光栅结构可更灵活地实现扩瞳等用途。
那么,AR眼镜厂商在进行产品定义时又是如何在两类方案中权衡的呢?下面我们将从光学成像质量,功耗,ID设计,佩戴舒适性,隐私保护等方面来看一看。
首先是产品定位对光学选择的考虑,几何光波导可以采用LCoS、Micro-OLED、Micro LED等,衍射光波导因为光效的原因需要采用亮度更高的光学方案。从用途出发,如果仅用于信息提示那么单色方案可以满足基本需求,尤其是配合Micro LED可以实现更高亮度和户外场景的使用;如果用于彩色视觉,优先考虑DLP、LCoS,或者在亮度、对比度方面更具优势的激光和Micro LED在综合效果和成本上目前看并非最优选。
3,自主工艺突破几何光波导二维扩瞳
胶合工艺逐层加工的难度大,且对良率影响风险高,难以大批量生产; 胶合采用的高分子胶黏剂固化也会引入流平性差、固化不完全、折射率和收缩系数差异大等问题,影响显示效果(杂散光、偏色等); 胶合层长时间曝露受环境影响,可能会产生老化、收缩、开裂、变色等问题,影响显示效果和产品寿命。
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