AR眼镜光学显示方案解析：棱镜、birdbath与自由曲面

"AR眼镜中的光学显示方案原理及其工艺全解析 1、AR眼镜中的光学显示方案 AR技术结合了虚拟信息与现实世界，预示着未来的信息交互趋势。光学显示方案是AR眼镜的关键组成部分，决定了设备的视场角、体积、亮度、清晰度等关键性能指标。 1.1 棱镜方案 棱镜方案是早期AR眼镜的代表，以Google Glass为例。该方案通过投影仪将图像投射到棱镜上，再反射到用户的眼中。然而，这种方案的局限性在于视场角小（约15度），光学组件较厚（10mm），亮度不足，且存在畸变问题，导致用户体验受限。 1.2 Birdbath方案 Birdbath方案利用分光镜部分反射光线，使用户能同时看到虚拟与现实景象。光线经过分光镜反射到合成器（通常是凹面镜）后再导向眼睛。联想Mirage AR头显和ODG R8、R9均采用了此方案，虽然提供了更大的视场角（如ODG的50度），但设备的体积仍较大（超过20mm）。 1.3 自由曲面方案 自由曲面方案采用复杂的自由曲面反射镜，允许光线经过反射后准确地传送到用户眼中。这种方式可以优化视场角和设备厚度，但设计和制造过程更为复杂。显示器通常置于轴外，以减少畸变。自由曲面方案试图在视觉效果和设备紧凑性之间找到平衡。 1.4 离轴全息透镜方案 离轴全息透镜方案利用全息技术记录和再现光线，使得虚拟图像能够精确地与真实世界重叠。这种方案的优点是可以提供更大的视场角，但制造难度较高，需要精细的全息记录和再现技术。 1.5 波导（Lightguide）方案 波导方案是目前较为热门的技术，它利用光的全反射原理，在薄薄的透明材料中传播和引导光线，将图像传输到用户的眼睛。波导方案可以实现更轻薄的设计，但挑战在于如何高效地耦合和解耦光线，同时保持良好的图像质量和大视场角。 总结来说，AR眼镜的光学显示方案各有优缺点，设计者需要根据应用场景、用户需求和制造成本等因素进行权衡。随着技术的发展，未来的AR眼镜有望在保持轻薄便携的同时，提供更宽广的视场角、更高的亮度和更低的畸变，从而进一步推动AR技术在各个领域的应用。"