AR 与 VR 相比,人们普遍认为前者的前景更加广阔。然而二者相比之下,AR 多了与真实世界相互融合这一个步骤,实现难度也比 VR
难得多。而这其中,AR 镜片便是其重要的技术难点,本文就对 AR 光学方案进行一个盘点。
直接投影或离轴反射
类似于投影仪,我们也可以将影像直接投影到眼镜上,比如 Glass Up,其便在右侧镜腿上安装了一个微型投影仪,并将镜片作为反射镜,会在镜片上投射一个大小为 320×240 的区域,通过反射以后形成平行光进入人眼成像。虽无法像手机或平板电脑一样进行多任务处理,但应付一些文字信息和简单图表足够。
meta2
另外,Meta 眼镜 也是采用了类似技术(其采用离轴反射镜:与标准抛物反射镜的不同之处在于,离轴抛物反射镜可在特定角度下直射并聚焦入射平行光,且支持无限远焦点。),造型极其紧凑的投影仪藏在镜框内,左右各有一个。由 LED 光源将半透式 LCD 上的影像投射到分光镜片上成像,从而提供了立体视觉。其目前已经发展了两代,其中 Meta 单眼分辨率为 960*540,视野只有 36 度,但 Meta 2 在显示方面取得了长足进步,拥有 2560*1440 分辨率(单眼 1280*1440)和 90 度视野宽度。
棱镜光学
arvr
如图,简单的就是 45 度角棱镜,把显示器产生的光从眼镜框反射进人眼,也同时让现实世界的光透进来。这样做简单便宜,其中著名的 Google Glass 便是采用了这种方案。但由于技术限制,连 Google Glass 的缺点也很明显,视场角仅 20°左右(棱镜方式要想做大 FOV 只能做得更厚),光线需要先后经过半反半透膜层两次,光能利用率低(约为 20%),导致画面较暗。受限于制造工艺,镜片厚,提供面积大的镜片成本高、良率低。
国内代表企业:奥图科技
自由曲面棱镜式
arvr
自由曲面指表面形状不能被连续加工的,具有传统加工成型的任意性特点的曲面,其设计难度远远高于前两类。
一般情况下它的形态是一个楔形的玻璃,这种曲面是非旋转对称的 XY 多项式自由曲面。在这种结构中,光线经过该棱镜的变换,形成虚拟放大的图像,自由曲面全反射的出射面和自由曲面的反射面(上图)能消除色差和畸变等像差,因此成像质量更加清晰,视角可以达到 54 度
直接投影或离轴反射
类似于投影仪,我们也可以将影像直接投影到眼镜上,比如 Glass Up,其便在右侧镜腿上安装了一个微型投影仪,并将镜片作为反射镜,会在镜片上投射一个大小为 320×240 的区域,通过反射以后形成平行光进入人眼成像。虽无法像手机或平板电脑一样进行多任务处理,但应付一些文字信息和简单图表足够。
meta2
另外,Meta 眼镜 也是采用了类似技术(其采用离轴反射镜:与标准抛物反射镜的不同之处在于,离轴抛物反射镜可在特定角度下直射并聚焦入射平行光,且支持无限远焦点。),造型极其紧凑的投影仪藏在镜框内,左右各有一个。由 LED 光源将半透式 LCD 上的影像投射到分光镜片上成像,从而提供了立体视觉。其目前已经发展了两代,其中 Meta 单眼分辨率为 960*540,视野只有 36 度,但 Meta 2 在显示方面取得了长足进步,拥有 2560*1440 分辨率(单眼 1280*1440)和 90 度视野宽度。
棱镜光学
arvr
如图,简单的就是 45 度角棱镜,把显示器产生的光从眼镜框反射进人眼,也同时让现实世界的光透进来。这样做简单便宜,其中著名的 Google Glass 便是采用了这种方案。但由于技术限制,连 Google Glass 的缺点也很明显,视场角仅 20°左右(棱镜方式要想做大 FOV 只能做得更厚),光线需要先后经过半反半透膜层两次,光能利用率低(约为 20%),导致画面较暗。受限于制造工艺,镜片厚,提供面积大的镜片成本高、良率低。
国内代表企业:奥图科技
自由曲面棱镜式
arvr
自由曲面指表面形状不能被连续加工的,具有传统加工成型的任意性特点的曲面,其设计难度远远高于前两类。
一般情况下它的形态是一个楔形的玻璃,这种曲面是非旋转对称的 XY 多项式自由曲面。在这种结构中,光线经过该棱镜的变换,形成虚拟放大的图像,自由曲面全反射的出射面和自由曲面的反射面(上图)能消除色差和畸变等像差,因此成像质量更加清晰,视角可以达到 54 度
