光波导和激光全息显现技能,谁将操纵AR眼镜的未来

从本年CES上Nreal、Rokid等多家厂商展现的小型AR眼镜来看,2019年好像将是AR眼镜技能急速开展的一年。而关于AR眼镜来说,近眼光学和显现技能是非常重要的部分,它们主要有两大类:激光全息显现和光波导技能,下面来看一看二者的差异和各自的优势。

选用光波导技能、持有相关专利的公司列表

光波导技能

光波导原理图

光波导需求与光学引擎(向光学元件投射内容的微型显现器)协作运用,光学引擎在光波导一面输入光栅,光线经过镜片传达并经过输出光栅抵达用户眼前。这项技能还分为两类:外表浮雕和全息光波导,前者是将光学元件雕刻在透镜中(去除式),或许添加到透镜上(添加式),而后者是将光学元件作为全息反射镜曝光在透镜内部。

现在市面上,Magic Leap、歌尔、WaveOptics等厂家在产品中选用添加式外表浮雕制作工艺,而Vuzix、微软等厂商选用去除式外表浮雕制作工艺,此外BAE、dispelix、灵犀微光、Lumus等厂商也选用了外表浮雕技能。

激光全息显现

先来解释一下激光全息显现所需的根底技能:组成器设备(combiner),它可将数字内容与用户眼前的实在环境结合。最简略的组成器形状为双向镜,魔术师常用双向镜来制作佩珀尔幻象。而Birdbath光学选用了曲面组成器,意图是扩展视场角。

Meta 2

ODG前期的AR眼镜:R-7选用了简略的分光镜显现技能,而其R-9类型选用了迷你Birdbath显现屏,别的Meta 2也选用了Birdbath显现。而两家公司均面临了类似的命运,前者在本年1月开端拍卖财物,而后者近期宣告破产。

全息分光镜图解

MicroVision等厂商研制的视网膜激光是近眼光学显现体系范畴的抢先技能,它的组成器为根底的分光镜。而全息分光镜选用与全息光波导类似的技能:将一系列微型反射镜经过全息技能曝光在透镜上,经过微机电(MEM)芯片和装在双轴平衡器的纳米级反射镜,激光将经过反射构成用户眼前的图画。

激光全息组成器的运用

North Focals

据悉,North公司的C端AR眼镜Focals就选用了激光全息组成显现屏,并且在前不久已开端出售。

在MicroVision进行的前期研讨后,激光显现屏最近在瑞士再一次取得技能打破。一家名为Lemoptix的光学公司研制了一款先进的微光学机电体系(MEOM),即激光和纳米反射镜组成的投影体系。智能眼镜公司Composyt Light Labs,曾将Lemoptix激光投影仪运用在一款组成了RGB模型的近眼光学显现模组中。据悉,这两家公司均已被Intel收买。

Composyt前期设备的缺点体现在颜色组成上,因而Intel根据其技能制作的Vaunt眼镜仅可显现单一的赤色。在Intel展现Vaunt几周后,这项技能的研制部门就被取消了。

另一方面,前身为Thalmic Labs的加拿大公司North,从Intel本钱和亚马逊Alexa基金取得了1.2亿美元融资,这笔资金被用来研制根据激光全息组成技能的智能眼镜。在Focals面世后,这款眼镜的五颜六色显现屏证明,该公司处理了困扰Composyt的颜色组成及对准问题。

后来,North取得了加拿大政府的补助,Focals成功打入商场,而该公司还收买了Intel Vaunt眼镜的专利。自此,大多数激光全息显现组成技能的专利都归到了North门下。

激光显现屏PK光波导

激光显现技能与光波导比较,有一项显着的优势:其光学元件可集成在近视镜片中,并且支撑量产。

除此之外,激光显现与光波导有着相同的缺点:无法统筹小体积和大视场角。比方,微软HoloLens的视场角约达35°,而Meta 2的视场角尽管达90°,但其图画不行明晰,边际存在可见的锯齿,并且其体积与合适C端巨细的Focals比较要大得多。但是,Focals的视场角仅为15°左右。

关于信息提示等运用场景来说,15°视场角问题不大,但它无法支撑沉溺式的AR体会。Focals的另一个缺点是,它仅支撑平面显现,不显现深度和维度。

Focals坐落镜腿内部的投影仪

与光波导比较,激光显现还有一大缺点:其光线是穿过空气投射的,也就是说假如镜腿上的投影仪被挡住(比方被头发挡住),用户眼前的投射图也会遭到影响。

光波导好在哪

光波导方面,它的设备是集成一体的,因而不会遭到投影仪被遮挡的问题困扰。近几个月来,光波导的视场角也在不断打破:在本年CES上,DigiLens曾展现视场角30°的小型分体式AR眼镜参阅规划,跟着佩带时刻添加,该眼镜的观感也会越来越沉溺。该公司称,他们的方针是研制出120°视场角的产品。

DigiLens分体式AR眼镜参阅规划

上一年11月青亭网曾报导,AR草创公司Kura Technologies展现了一款视场角达135°,亮度超2000尼特的AR光波导模组,该模组在强光下的颜色作用要比HoloLens还技高一筹。

此外,有传言在2020年将推出AR眼镜的苹果公司,也看好光波导技能,据知情人士称,在本年CES上苹果曾派出几十名代表,与DigiLens、Lumus、Vuzix和WaveOptics的多家光波导厂商密谈。而该公司在上一年收买的Akonia公司,也是一家专心全息光波导技能的公司。

在未来,光波导视场角的技能限制不再来自于其自身,而是需求分辨率足够高的光学引擎来驱动大视场角。

如此看来,光波导将会是激光全息和成显现技能的微弱对手,不过在那之前还有一个问题未处理:光波导显现元件与近视镜片的集成。Magic Leap One支撑可刺进的近视镜片,不过它并不能像Focals相同,将显现原件集成在细巧的眼镜片自身。

光波导嵌入近视镜片图解

运用根据树脂的制作工艺,将光波导嵌入近视镜片的办法,很可能是消费级立体3D AR智能眼镜显现体系的未来。在上一年10月,North(其时名为Thalmic Labs)曾取得与这项工艺相关的专利。

光学厂商Interglass也曾研制光波导技能,其技能是经过机械生产方式,将用于激光显现屏的全息组成器(与Focals的类似)嵌入到树脂镜片中。该公司讲话人称,将光波导内嵌于近视镜片的技能是他们当下的研制要点,一些无法揭露名字的公司也在与其协作。

该公司还称,他们行将请求一项新专利,该专利将触及一项与North的光波导内嵌近视镜片不同的规划。他们还表明,在约12个月后,他们将抵达新的研制里程碑,到时候他们能更可靠地猜测这种透镜能否合适量产,合理的估计是,最早在CES 2020上咱们能看到他们的原型产品。

此外,DigiLens也曾表明,其已取得一项相关专利:将曲面的衍射光波导叠加在近视镜片中的技能工艺。DigiLens称,他们的规划与光波导内嵌树脂镜片比较,可在大幅下降的本钱下完成量产。

竞赛开端

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