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AR光学系统尚不存在完美解决方案衍射光波导最有前途
发布时间:2022-01-13    来源:Omdia   阅读次数:129 分享到:
1月5日,市场研究机构Omdia发布研报称,光学系统是增强现实(AR)设备的一个重要组成部分。系统的考虑因素包括光效率、环境光的透射率、尺寸、重量和视野范围(FOV)等。但目前尚不存在完美的解决方案,必须对不同的参数进行权衡。

报告称,在设计AR的光学系统时,需要考虑以下几个要素:光效率,即将光线从投影仪导入人眼的过程中传递的比例;环境光透射率;光学系统的尺寸和重量;越大越好的FOV(视场角)。对于现有常见的AR光学系统,可以简单归类为两种主要方案。

第一类是利用光学元件的半透半反特性,将部分显示光反射到人眼中,同时外部光线也可以穿过此光学装置,从而实现图像与现实世界的结合。这种类型的光学装置可进一步分为三种类型:prism、free-space和birdbath。第二类解决方案是光波导类型。目前主要有三种技术:反射光波导、衍射光波导和全息光波导。

其中,Prism型光学系统的结构最简单,但如果FOV增加,其体积将急剧增加。Free-space和birdbath光学系统的设计则比较复杂。总体而言,三种反射式光学系统的结构需要较大的空间来实现,这造成了重量和体积的增大,限制了其在消费电子领域的应用。


AR光学系统原理图 Source: Omdia

Omdia认为,目前市场上还没有完美的AR光学解决方案。不同的解决方案都是在牺牲特定性能的情况下对其他方案进行优化。例如谷歌眼镜的光学解决方案Prism,无法解决狭窄的FOV和大体积的光学元件之间的矛盾,因而被消费类电子产品逐渐放弃。但由于具有较高的光学效率,它仍然被用于工业和军事应用。

另外,Free-space和birdbath的优点是对比度好、分辨率高以及FOV大,但对环境光的透射率低,相对更适用于室内场景。基于此,爱普生(Epson)的BT300和Nreal的产品选择了这种解决方案。


最近,由于在外观上更接近于传统玻璃,光波导解决方案最为开发者最感兴趣。它在尺寸和视角上有很大的改进,但也有不足之处。其中反射式光波导的光学效率更高,但成本也更高。全息光波导在成本上可能有优势,但在全色发展上还不成熟。目前,Akonia和Digilens是这类光学系统的开发商,其中Akonia已于2018年被苹果收购。


报告指出,衍射光波导是当前AR领域最有前途的光学解决方案,但其光效较低。因此,AR制造商已经转向高亮度的硅基micro LED(LEDoS)来解决这个问题。相比之下,LEDoS的亮度可以超过100万尼特,而硅基OLED(OLEDoS)只超过1万尼特。
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