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發明優質的AR眼鏡為何很困難?

最近壹年,AR眼鏡這個話題逐漸被各大媒體所關註,國際方面Magic Leap One、HoloLens 2都已發布,國內nreal、Rokid以及vivo等新品也已亮相,甚至華為AR眼鏡、蘋果AR眼鏡也都呼之欲出,給人壹種AR眼鏡時代即將來臨的錯覺。

實際上,現如今的AR顯示技術已經在軍工等領域展開了多年開發和應用,而近些年的AR眼鏡中的光學顯示並未有較大的突破,反而更多是用於降低成本、縮小體積等方面。不僅如此,還有部分廠商宣稱AR市場較達120度甚至更大。對此,AR公司DAQRI CTO Daniel Wagner給出明確態度,包括AR眼鏡視場角、顯示效果、eyebox等方面短期內可能不會有大突破。

市面上主流AR光學顯示系統有:光學透視和視頻透視兩種。據悉,這兩種AR光學顯示系統都曾得到探索,不過視頻透視法在頭顯重量、體積等方面有較大局限,因此大多數AR眼鏡采用光學透視方案。

光學透視方案和常規眼鏡類似,妳可以直接看到現實世界,但光學模組並不是完全透明,由此通過真實圖像疊加虛擬圖像來實現AR現實。光學透視方案的缺點是,難以顯示黑色或深色,因此陰影渲染很苦難。科學家們進行過壹些嘗試,但實用性並不高。

光學透視方案中又有多種光學原理,其中現階端最常見的是:光波導和半反半透。目前包括Magic Leap在內的高端AR頭顯大都采用光波導顯示技術,該技術的原理是微顯示屏向光波導的壹側投射光線,通過全內反射原理,光線會在光波導內反射和傳播,然後從另壹邊反射出來,最終反射到用戶眼中。

光波導的優勢是可以實現較小的機身體積,而劣勢則是圖像質量存在部分問題。此外,光波導光學效率較低,對微顯示屏的要求也更高,現有光波導主要配合LCoS和Micro OLED微顯示屏。

而半反半透雖然比光波導設計起來要復雜,但原理更簡單,而且成本遠低於光波導方案。Daniel表示:壹個常見的誤區是,即使是在追求大FOV的前提下,采用半反半透光學的AR眼鏡也可以比Meta 2的體積更小。

視頻透視AR方面,目前Varjo XR-1等VR頭顯已具備此功能,原理是直接在攝像頭拍攝的畫面上疊加虛擬內容,妳觀看的是屏幕的“虛擬內容”,看不到真實世界環境。其優勢是,可讓AR與真實環境融合更自然,劣勢則是這種基於攝像頭+屏幕的組合,對於光學顯示方面存在較大不確定性,包括對比度、亮度、視場角等。

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