增强现实(AR)技术以其虚实结合、实时交互的特点,正在改变着各行各业的信息交互方式。AR眼镜作为AR技术的一种载体,通过光学显示方案将虚拟信息与真实场景相融合,创造出令人沉浸的增强现实体验。
AR眼镜需要同时展示真实的外部世界和计算机生成的虚拟信息,因此光学显示方案至关重要。目前,行业内的AR眼镜光学显示方案主要可分为棱镜、Birdbath和光波导三种大类,此外还有离轴和自由曲面光学方案。
棱镜光学方案是一种常见的AR眼镜显示方案。它由微型投影仪和反射棱镜组成,微型投影仪将图像投射出来,然后棱镜通过半返半透的结构将图像直接反射到人眼视网膜中,与真实图像叠加,实现虚实融合的视觉效果。这种方案技术成熟、成本较低,但由于视场角较小,AR体验感相对较弱。
Birdbath光学方案是另一种常见的AR眼镜显示方案,其主要利用镜面反射原理成像。通过反射部分光线,用户可以同时看到真实世界和虚拟显示屏幕上的图像。Birdbath方案具有结构简单、视场角大、光效高等优势,对微型显示屏要求较低,因此成本相对较低。然而,与普通眼镜相比,Birdbath方案的厚度较大、重量较重、透过率较低,并且受到眼动范围限制,容易出现图像畸变。因此,Birdbath技术方案主要在性价比和低端市场占据优势。
光波导光学方案是一种新兴的AR眼镜显示方案。它利用光在玻璃镜片中全反射的原理,不仅保证了图像清晰度和对比度,还能提供较大的视场角。根据光进出波导的耦合结构,光波导技术可以分为衍射光波导和阵列光波导两种类型。以前,光波导的复杂生产工艺和低生产良率导致成本较高,但随着技术的发展,光波导正在逐渐成熟,生产良率也在提高。光波导方案具有清晰、轻薄、透亮、大FOV等优势,因此成为AR整机厂商首选的主流方案。目前,AR衍射光波导模组已取得阶段性成果,具备720P的显示分辨率、40度的视场角以及85%以上的透过率。
AR技术已经在军事、工业设计与制造、医疗、娱乐及教育等领域得到广泛应用,对各行各业的生产生活方式产生了巨大的影响。在军事领域,AR技术可以提供战场信息的实时显示和指导,增强士兵的战斗能力。在工业设计与制造领域,AR技术可以帮助设计师在虚拟环境中进行产品设计和模拟,提高生产效率和质量。在医疗领域,AR技术可以辅助医生进行手术操作、病例分析和培训,提升医疗水平。在娱乐和教育领域,AR技术可以创造出身临其境的虚拟体验,提供更加丰富和互动性的娱乐和学习方式。
综上所述,AR眼镜的光学显示方案包括棱镜、Birdbath和光波导等多种方案。每种方案都有其优势和劣势,适用于不同的应用场景和需求。随着技术的不断发展和成熟,AR技术将进一步拓展应用领域,为各行各业带来更多创新和便利。