AR眼镜的光学方案是指用于将虚拟图像投射到用户眼睛的光学系统。在AR眼镜的光学系统中,关键的组成部分是光感元件,包括透镜和微型显示屏(光机)。
目前,光波导是AR眼镜光学方案中的主流技术方案。光波导技术利用全反射原理将图像引导到观察者的眼睛中,通过波导内部的反射和透射来实现。这种方案能够提供较大的视场角和高分辨率的图像,并且保持眼镜的轻薄设计。
Micro LED具有高亮度、高对比度和快速响应时间等优势,它被认为有望成为未来AR眼镜光学方案的主流技术之一。光波导和Micro
LED是当前AR眼镜光学方案的重要技术方向。光波导是主流技术方案,而Micro
LED则具备潜力成为未来的主流技术之一。随着技术的不断进步和创新,我们可能会看到更多新的光学方案出现,以提供更好的显示效果和用户体验。下面我们来分析各个光学方案优缺点。
离轴光学原理:显示屏光线通过透明镜片反射到眼睛内;现实光线透过镜片投射入眼。
体积:很大(头盔式)
镜片厚度>20mm
视场角FOV:80°-100°
透光度:50°-70°
光学效果:40%-50%
图像质量:好
技术优势:
1.结构简单;
2.视场角大;
3.成像质量高
技术劣势
厚度大,重量重
棱镜原理:将显示屏投出的图像投影到切割反射面的小棱镜,棱镜反射在人眼处成像。
体积:大
镜片厚度>10mm
视场角FOV:10°-20°
透光度:40°-50°
光学效果:20%-30%
图像质量:较差,存在畸变
技术劣势
1.厚度、和重量较大;
2.视场角小(15°);
3.亮度低;
4.图像畸变,成像质量差
自由曲面原理:自由曲面为反射镜,利用光路有序折反的原理,实现镜片内光路的准直和成像。
体积:大
镜片厚度>10mm
视场角FOV:20°-40°
透光度:40°-70°
光学效果:20%-40%
图像质量:好,色彩饱和,但局部扭曲、分辨率低导致局部畸变。
技术优势:
成像质量高,色彩饱和度突出;
光效好,对适配的微显示屏要求低。
技术劣势:
1.厚度和重量仍高于普通眼镜;
2.局部图像畸变;
BirdBath原理:显示屏光线经45度角的分光镜反射至曲面镜弹射入眼;现实光线经过曲面镜和分光镜透射入眼。
体积:大
镜片厚度>8mm
视场角FOV:30°-50°
透光度:~50°
光学效果:15%-20%
图像质量:较好,存在畸变
技术优势:
1.结构简单,门槛低;
2.视场角大;
3.光效高,对适配的微显示屏要求低,功耗低
技术劣势:
1.比普通眼睛更厚、重;
2.透过率低;
3.眼动框范围受限;
4.图像畸变
光波导原理:将微显示器光束利用光栅耦入到波导片中,光束进行全反射传播后,再将光束经光栅耦出波导片传至人眼。
体积:小
镜片厚度<3mm
视场角FOV:25°-90°
透光度:80°-95°
光学效果:0.3%-15%
图像质量:图像呈现明暗条纹状
技术优势:
1.真正解决体积和视场角的矛盾,大大减薄厚度和重量,趋于日常眼镜;
2.视场角大;
3.分辨率高;
4.眼动范围广,能适配不同脸型用户;
5.透光度高
技术劣势:
光学效率低