AR眼鏡走向輕量化，艾邁斯歐司朗光學技術讓AR走進生活

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/莫婷婷）“元宇宙”概念讓VR/AR設備再一次興起，包括AR眼鏡、VR頭顯等新品接連發(fā)布，讓我們看到VR/AR行業(yè)的火熱。不管是VR設備還是AR設備，傳感器件對功能的實現(xiàn)都起著至關重要的作用，例如佩戴檢測、眼球追蹤、手勢識別、屏幕管理等，AR眼鏡還需要顯示光機的光源和顯示管理的傳感器，幫助顯示模塊實現(xiàn)顯示色調(diào)和物理環(huán)境光線變化的自然融合，增強虛擬和現(xiàn)實環(huán)境的一體化體驗。

那么，當下的AR眼鏡光學技術已經(jīng)進展到哪一階段，作為全球光學解決方案的領導者的艾邁斯歐司朗又給出了哪些最新解決方案適應市場需求？

多種AR眼鏡顯示技術共存

在光學解決方案方面，艾邁斯歐司朗已經(jīng)構建了領先的光學解決方案產(chǎn)品組合，針對工業(yè)/企業(yè)用戶，以及普通消費者有不同的解決方案。艾邁斯歐司朗系統(tǒng)方案工程經(jīng)理孫文軒表示，普通消費者對于眼鏡的要求是“舒適為王”，而工業(yè)/企業(yè)用戶的話，對于AR眼鏡的要求一般是“功能優(yōu)先”。

從技術上看，VR在于解決傳輸、交互過程中的實時處理，以及3D眩暈，而AR是解決光學部分存在的問題，因此在研發(fā)新品時，廠商都會著重挑戰(zhàn)不同的技術瓶頸。目前，AR眼鏡的顯示技術包括三大部分，一是被動式微顯示技術，二是主動式微顯示技術，三是掃描顯示技術。



不同的顯示技術有不同的優(yōu)缺點，孫文軒提到，DLP/LCOS加上LED的技術解決方案非常成熟，具備高亮度、高色域等優(yōu)點，缺點是體積會相對比較大，會有比較有限的光展量。如果是DLP/LCOS加上激光的方案，除了和LED類似的優(yōu)點以外，它的體積相比于LED的光機小一些，但是相對Micro LED和LBS技術的顯示會有點大，另外因為激光的單色性導致的一些干涉效應，圖象質(zhì)量比較難以提升。主動式顯示技術中的Micro OLED因為不適合環(huán)境融合的顯示情景，在陽光下使用亮度遠遠不夠。

隨著技術的發(fā)展，從去年開始就已經(jīng)有部分廠商在AR眼鏡上用上Micro LED技術，但還屬于發(fā)展的初級階段，孫文軒指出，最大的技術難點在于RGB的集成難度非常大。掃描顯示技術的難點則是體現(xiàn)在系統(tǒng)相對復雜。從當下的情況來看，并沒有萬能的解決方案，廠商需要在應用要求與技術挑戰(zhàn)中實現(xiàn)權衡。

新型LED "MOSAIC"方案 ，更小的尺寸、更高的入眼亮度

為了適應市場需求，艾邁斯歐司朗在AR眼鏡上提出了兩大光學解決方案，一是在DLP/LCOS的LED微投影方案中提供LED光源，二是在LBS掃描顯示技術上提供RGB的激光器。

針對LED的微顯示系統(tǒng)，艾邁斯歐司朗提供了雙通道分色鏡以及導光柱方案等不同的解決方案。為了縮小光機尺寸、提高LED光能量，艾邁斯歐司朗開發(fā)了新型LED技術，芯片呈田字形排列，有RGGB四芯片版本和RRGGBB六芯片版本。



孫文軒介紹，新型LED的提升體現(xiàn)在兩方面，一是相對于一字型排列LED，田字形排列的LED顏色均一度會有較大改善，二是芯片表面和封裝表面的距離進一步減小，從原來的0.44mm降到0.15mm，這樣可以讓光學部件離芯片更近，收光更容易，顏色更均勻。

AR眼鏡的微顯示屏幕朝著高亮度、低延時、低功耗等更高性能發(fā)展已經(jīng)成為必然趨勢。一般而言，AR眼鏡在強光下的入眼量度需要達到800nit-1000nit。在具體應用中，艾邁斯歐司朗針對RGGB四芯片版本的LED研究得出：以1W的LED電功率為例，可以輸出50lm的光通量，經(jīng)過前端的光學系統(tǒng)，在到達光波導鏡片之前，可以維持約5到10lm光通量，再匹配不同的光波導類型，最終可以達到入眼亮度從350nits到6500nits不等。

AR眼鏡走向輕量化

從近兩年發(fā)布的新品可以看到，AR眼鏡都呈現(xiàn)輕量化設計的趨勢，因此對AR眼鏡顯示技術也帶來了挑戰(zhàn)。一般而言，工業(yè)/企業(yè)用戶可以接受的光機體積在10-3cc左右，而消費者需要的接近1cc左右的光機體積。艾邁斯歐司朗研究發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)LED+LCOS/DLP的方案可以實現(xiàn)的光機體積大概在5到10cc，MOSAIC LED+DLP/LCOS的方案的光機體積約為3-5 cc。

為了進一步縮小光機體積，艾邁斯歐司朗推出了RGB三合一的激光模組Vegalas?，有望將光機體積縮小到1cc以下。那么，RGB激光模組顯示方案能實現(xiàn)多少的入眼亮度，消耗多少電功率以及怎么樣去匹配相應的每顆芯片的光功率呢？如果設置1500nits入眼亮度的目標，經(jīng)過估算，該方案總的光功率要求約78mW，再依據(jù)于每個芯片目前所能實現(xiàn)的效率來計算，需要約0.8W的電功率輸入。據(jù)了解，該方案已經(jīng)進入設計驗證階段。



基于艾邁斯歐司朗的最新顯示方案，AR眼鏡正朝著更小、更輕薄的趨勢發(fā)展。在AR眼鏡價格下探，逐步打開消費市場之后，更好的AR體驗也將指日可待。