增強現實(Augmented Reality,AR)技術以其虛實結合、實時交互的特點,在各個領域得到了廣泛的應用。AR眼鏡作為AR技術的重要載體,通過測量用戶與真實場景中物體的距離并重構,將計算機生成的虛擬物體或其他信息疊加到真實世界中,從而實現對現實的增強。
AR眼鏡的光學顯示方案可大致分為棱鏡、Birdbath和光波導三種方案,當然還有自由曲面、離軸光學方案。
棱鏡方案主要由微型投影儀和反射棱鏡組成。微型投影儀將圖像投射出來,然后棱鏡通過半返半透結構將圖像直接反射到人眼視網膜中,與現實圖像相疊加,形成虛實融合的視覺體驗。該方案技術成熟、成本低,但由于設計限制,所做出的AR眼鏡視場角較小,AR體驗感相對較弱。
Birdbath方案則利用鏡面反射的原理實現圖像成像。它通過反射部分光線,允許用戶同時看到現實世界的畫面和虛擬顯示屏幕,是市場上一些觀影類AR眼鏡所采用的主流光學顯示方案。Birdbath方案具備結構簡單、視場角大、光效高等優勢,對微顯示屏要求較低,是一種成本較低的方案。然而,與普通眼鏡相比,它也存在一些技術劣勢,例如厚重、透過率低、眼動框范圍受限以及圖像畸變等問題。因此,Birdbath技術方案主要在性價比和低端市場上具有競爭力。
光波導方案利用光在玻璃鏡片中全反射的原理。它在保證成像清晰、圖像對比度高的基礎上,還能為用戶提供較大的視場角。根據光進出波導的耦合結構不同,光波導技術又可以分為衍射光波導技術和陣列光波導(幾何光波導)技術兩大類型。以前,由于光波導的生產工藝復雜以及生產良率低,導致其成本較高。然而,隨著技術的不斷發展,光波導方案正在逐漸成熟,生產良率也在逐步提高。光波導具有清晰、輕薄、透亮和大視場角等優勢,因此成為AR整機廠商首選的主流方案。
綜上所述,AR眼鏡的光學顯示方案包括棱鏡、Birdbath和光波導等多種選擇。每種方案都有其獨特的特點和適用場景。隨著技術的不斷進步,AR眼鏡的光學顯示方案將進一步優化,提供更好的視覺體驗和應用價值,推動AR技術在各個領域的廣泛應用。
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