之前我們?cè)谡?a href="http://www.tjjbhg.com/v/" target="_blank">智能眼鏡單、雙目的時(shí)候（點(diǎn)此訪問(wèn)），簡(jiǎn)單提到了光波導(dǎo)等光學(xué)顯示系統(tǒng)相關(guān)的問(wèn)題，今天這篇文章我們就來(lái)聊聊AR眼鏡中的光學(xué)技術(shù)吧！

ONE

AR眼鏡的光學(xué)成像系統(tǒng)

AR眼鏡的光學(xué)成像系統(tǒng)由微型顯示屏和光學(xué)鏡片組成，可以將其理解為智能手機(jī)的屏幕。 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，從本質(zhì)上說(shuō)，是將設(shè)備生成的影像與現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行疊加融合。這種技術(shù)基本就是通過(guò)光學(xué)鏡片組件對(duì)微型顯示屏幕發(fā)出的光線束進(jìn)行反射、折射、衍射，最終投射到人的視網(wǎng)膜上實(shí)現(xiàn)的。

TWO

常見(jiàn)成像系統(tǒng)及其差別

市面上常見(jiàn)的光學(xué)顯示系統(tǒng)有“LCos+棱鏡”、“Micro OLED+自研曲面類”、“LCos/DLP+光波導(dǎo)”等。這篇文章中，我們主要介紹棱鏡、曲面反射、光波導(dǎo)三大類光學(xué)元件。

棱鏡

棱鏡方案技術(shù)成熟、成本低，但做出來(lái)的AR眼鏡視場(chǎng)角都比較小，AR體驗(yàn)感不強(qiáng)。透明棱鏡在強(qiáng)光下的顯示效果也不太好。所以現(xiàn)在一些比較好的棱鏡方案是包裹式的，以確保顯示的內(nèi)容足夠清晰且不受環(huán)境光線影響。

曲面反射

曲面反射分為大曲面和小曲面，大曲面的視場(chǎng)角更大、成像效果更好，小曲面則犧牲了一點(diǎn)視場(chǎng)角，使眼鏡外觀更為小巧輕便，便于日常佩戴，性價(jià)比更高。

光波導(dǎo)

光波導(dǎo)的細(xì)分分類有很多，如幾何反射波導(dǎo)、衍射刻蝕光柵波導(dǎo)、全息光柵波導(dǎo)等，他們之間在加工工藝、量產(chǎn)能力上都有一些區(qū)別。Hololens、Magic Leap、Vuzix 4000等智能AR眼鏡用的都是衍射刻蝕光柵波導(dǎo)技術(shù)，它們的視場(chǎng)角大、分辨率高，非常輕便，很適合大規(guī)模量產(chǎn)的半導(dǎo)體加工工藝。

AR眼鏡光學(xué)元件分類及其特點(diǎn)、產(chǎn)品：

THREE

光學(xué)元件視場(chǎng)角越大越好？

視場(chǎng)角越大表明人能看到的視野越大。對(duì)于AR或VR眼鏡來(lái)說(shuō)，一般視場(chǎng)角越大，體驗(yàn)越好。不過(guò)視野的大小還與功耗、技術(shù)復(fù)雜度和制造成本相關(guān)，如果你只是需要用于工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中的遠(yuǎn)程協(xié)助，或是一些簡(jiǎn)單的信息提示功能，那么15-30°的視場(chǎng)角基本就能夠提供清楚的視覺(jué)顯示，沒(méi)必要再去追求更大的視場(chǎng)角。因?yàn)楸冗@更大的視場(chǎng)角反而會(huì)容易造成視覺(jué)遮擋或干擾，影響正常工作視野。

FOUR

亮度高低對(duì)使用體驗(yàn)的影響

這個(gè)問(wèn)題涉及到一個(gè)叫“光效率”的技術(shù)名詞。光效率包括兩個(gè)方面，一方面是數(shù)字圖像從物理屏幕到達(dá)視網(wǎng)膜的顯示效率，另一方面是現(xiàn)實(shí)世界到達(dá)視網(wǎng)膜的效率。 這兩個(gè)效率從理論上說(shuō)當(dāng)然是越大越好。但“魚與熊掌，不可得兼”，我們很難同時(shí)將這兩個(gè)效率都做的很好。此外，不同的光學(xué)成像系統(tǒng)所能達(dá)到的效率也有很大差別，這與光源能量損失、功耗、續(xù)航、發(fā)熱等諸多因素相關(guān)。

目前較多的AR產(chǎn)品為了讓用戶有更好的數(shù)字圖像體驗(yàn)，一般會(huì)在鏡片外部加上一層深色透明的材料來(lái)遮擋大部分的環(huán)境光，以減弱對(duì)低亮度和低對(duì)比度的數(shù)字圖像的干擾。但在光學(xué)環(huán)境較弱的環(huán)境中，這種處理方法會(huì)使得雙目AR眼鏡佩戴者難以看清現(xiàn)實(shí)世界的存在，只能看到眼鏡屏幕生產(chǎn)的數(shù)字圖像，從而不能與現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行交互。 不過(guò)，對(duì)單目式眼鏡來(lái)說(shuō)，它本身對(duì)視野基本上沒(méi)有遮擋，所以即便廠家直接用不透明的黑色外殼包裹住整個(gè)透鏡，佩戴者在任何光線環(huán)境下也都能夠清晰地看到眼鏡中的圖像。

亮度、對(duì)比度對(duì)眼鏡的成像來(lái)說(shuō)是一個(gè)很重要的問(wèn)題。我們?cè)谔暨x智能眼鏡時(shí)可以針對(duì)場(chǎng)景對(duì)智能眼鏡做一下相關(guān)環(huán)境光影響的試用，以檢驗(yàn)眼鏡的成像效果是否滿足自身需求。

此外，光效率其實(shí)還會(huì)直接影響到智能眼鏡功耗和電池續(xù)航能力，關(guān)于這個(gè)問(wèn)題，我們會(huì)在后面的技術(shù)文章里與大家討論，期待大家持續(xù)關(guān)注~

責(zé)任編輯：haq