AR眼鏡|AR智能眼鏡開發(fā)|AR眼鏡陣列/衍射光波導(dǎo)顯示方案

當(dāng)前，AR智能眼鏡的顯示與光學(xué)組件是硬件技術(shù)的關(guān)鍵難題之一，其大規(guī)模生產(chǎn)的復(fù)雜性及高成本，使得光學(xué)顯示模塊在AR眼鏡的物料清單中占據(jù)了約40%的成本比例。

光波導(dǎo)技術(shù)主要應(yīng)用于基于波導(dǎo)的AR眼鏡，其中包括光機(jī)、波導(dǎo)和耦合器三個(gè)主要組成部分。光機(jī)中微型顯示器發(fā)出的光通過透鏡組被引入光波導(dǎo)鏡片，并在波導(dǎo)內(nèi)以全反射方式傳播，最終通過出耦合器進(jìn)入人眼成像。由于光路進(jìn)行了波導(dǎo)折疊，這類系統(tǒng)的體積通常較為緊湊。

目前主流的光波導(dǎo)技術(shù)分為幾何波導(dǎo)方案和衍射光波導(dǎo)方案兩種。

幾何/陣列光波導(dǎo)

幾何光波導(dǎo)，亦稱陣列光波導(dǎo)，通過陣列反射鏡的堆疊實(shí)現(xiàn)圖像的輸出，并擴(kuò)大了視野范圍。這種技術(shù)能夠提供高質(zhì)量的圖像，包括出色的色彩和對(duì)比度。然而，它面臨三個(gè)主要挑戰(zhàn)：耦合部分的體積難以縮小、光波導(dǎo)固有的明暗條紋，以及大規(guī)模生產(chǎn)的困難性。由于制造過程復(fù)雜，良品率較低，因此少有眼鏡產(chǎn)品能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。

盡管幾何光波導(dǎo)在色彩飽和度、圖像清晰度、產(chǎn)品功耗和生產(chǎn)成本上具備優(yōu)勢(shì)，但其復(fù)雜的制造工藝導(dǎo)致了較低的最終良品率，使其難以進(jìn)入消費(fèi)電子市場(chǎng)。因此，衍射光波導(dǎo)成為AR技術(shù)進(jìn)入消費(fèi)市場(chǎng)的首選方案。

衍射光波導(dǎo)

衍射光波導(dǎo)以光的衍射為基礎(chǔ)，是一種引導(dǎo)光波傳播的介質(zhì)系統(tǒng)。該技術(shù)利用光的衍射與全內(nèi)反射，將遠(yuǎn)距離光線傳輸?shù)浇鄯秶?，并與周圍環(huán)境實(shí)現(xiàn)自然結(jié)合。具體而言，衍射光波導(dǎo)通過光柵的衍射特性設(shè)計(jì)光路，將微型投影系統(tǒng)的光導(dǎo)入人眼成像。

衍射光波導(dǎo)系統(tǒng)由圖像顯示源、投影準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)，以及兼具入射和出射光柵的平面波導(dǎo)組件構(gòu)成。與其他AR顯示技術(shù)相比，衍射光波導(dǎo)具有輕薄、視場(chǎng)寬廣、眼動(dòng)范圍大和易于批量生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)，被視為AR產(chǎn)業(yè)未來的主流技術(shù)路線。

AR眼鏡主板定制方案

除了顯示光學(xué)模塊，AR眼鏡還通過PCBA設(shè)計(jì)整合了系統(tǒng)芯片、攝像頭、存儲(chǔ)和電池等多個(gè)關(guān)鍵組件。其中，芯片平臺(tái)作為系統(tǒng)核心，負(fù)責(zé)計(jì)算和功能支持。目前，市場(chǎng)上有多個(gè)芯片解決方案，如MTK、高通、瑞芯微和海思，其中MTK和高通芯片較為常見。它們能夠有效縮小設(shè)備體積，提升性能并減少能耗。在安卓13.0操作系統(tǒng)上，主板配備4GB RAM和64GB存儲(chǔ)，保證設(shè)備流暢運(yùn)行且無延遲，并配備9軸傳感器、溫度傳感器和光線距離傳感器。這種設(shè)計(jì)具備超低功耗和低熱量的特點(diǎn)，便于嵌入至眼鏡鏡腿。同時(shí)，支持藍(lán)牙5.0和WLAN無線連接，以及兼容GPS和北斗導(dǎo)航系統(tǒng)，極大地提升了智能眼鏡的用戶體驗(yàn)。