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果断收藏:揭示光波导核心原理和AR眼镜原理!

作者:管理员 时间:2021年01月12日

  关于AR眼镜,光波导,因其轻薄、透光性好等特点,被视为消费级AR眼镜的必选光学方案,也因其价格昂贵、技术门槛高而备受青睐。由于AR设备如微软HoloLens2,MagicLeapOne等对光波导技术的采用,以及AR光学组件制造商DigiLens,耐德佳,灵犀微光等近期融资消息的频繁披露,导致对光波导的讨论热度也持续升温。下面小编告诉大家揭示光波导核心原理和AR眼镜原理!

  光波导是如何工作的呢?市场上林林总总的阵列光波导,几何光波导,衍射光波导,全息光波导,多层光波导又有何不同?这将如何逐步改变AR眼镜的市场格局?

  光波导,应AR眼镜需要而设计的一种光学方案。

  近几年来,增强现实(AR)和虚拟现实(VR)这两种受到广泛关注的技术领域,其近视显示系统都是通过一系列光学成像元件,将显示器上的像素点投影到远处的虚像中。

  区别在于,AR眼镜需要有视角(see-through),既能看到真实的外部世界,又能看到虚拟的信息,这样成像系统就不会被阻挡在视线之外。它要求增加一个或一组光学组合器(opticalcombiner),以“分层”的形式,将虚拟信息与现实场景相结合,以相互补充和“增强”。

  增强现实装置的光学显示系统一般由微型显示器和光学元件组成。总而言之,目前市面上AR眼镜所采用的显示系统是多种微型显示屏与棱镜、自由曲面、波导等光学元件的组合,其中光学组合器的差异是区分AR眼镜显示系统的关键。

  用于向设备提供显示内容的微型显示屏。这可能是自发光的有源器件,如LED面板如micro-OLED和目前非常流行的micro-LED,也可能是液晶显示器(包括透射式LCD和反射式LCOS),以及基于微机电系统(MEMS)技术的数字微镜阵列(DMD,即DLP的核心)和激光扫描(LBS)。

  下面对AR光学显示系统进行简单的分类,并举例说明其产品:

  由于本论文主要论述了光波导的工作原理和特性,其他光学方案不作详细的介绍,关于几种方案的区别,以前也有过一些论述。显而易见,完美的光学方案还没有出现,才有了目前市场上百家争鸣、百花齐放的局面,这就需要AR眼镜的产品设计者根据应用场景、产品定位等进行权衡。本公司相信,从光学效果、外观造型及量产前景来看,光波导方案具有最大的发展潜力,或许是将AR眼镜推向消费级的不二选择。

  第二,光波导是怎样工作的。

  以上光学成像元件中,光波导技术是一种较具特色的光学元件,因其透光性好,对外界光线透过性好而成为消费级AR眼镜的必选光学方案,随着微软Hololens两代产品和MagicLeapOne等设备的采用和量产,有关光波导的讨论热火朝天。

  事实上,波导技术并不是什么新发明,我们所熟悉的光通信系统,由传输信号的光纤构成的连接大洋彼岸的无数海底光缆,都是波导的一种,只是传输红外线波段中我们看不到的光。

  对于增强现实眼镜来说,光在传输过程中没有损耗和泄漏,“全反射”就是关键所在,因为光在波导中就像一条游蛇,通过来回反射前进而不能被穿透。简而言之,要达到全反射要求满足两个条件:(1)传输介质即波导材料必须具有比周围介质更高的折射率(见图2n1>n2);(2)光进入波导时入射角必须大于临界角θc。