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那么，到底AR是什么？ 增强现实（AR），从本质上看，是将设备生成的影像与现实世界进行叠加融合，将虚拟信息和真实场景融为一体，互相补充，互相“增强”。
AR技术一般通过光学元件对微型显示屏幕发出的光线束进行反射、折射、衍射，最终投射到人的视网膜上实现的。在设计AR光学系统时，需要考虑以下几个要素：光效率，即将光线从投影仪导入人眼的过程中传递的比例；环境光透射率；光学系统的尺寸和重量；越大越好的FOV（视场角）。 AR眼镜中的光学技术有哪些？ AR眼镜的光学成像系统由微型显示屏（LCOS、LBS、Micro OLED、Micro LED等）和光学元件（棱镜、自由曲面、BirdBath、光波导等）组成，通常有“LCos+棱镜”、“Micro OLED+自研曲面类”、“LCos/DLP/Micro LED+光波导”等。 AR眼镜光学元件分类及其特点、产品
来源：虹科 在上述AR光学元件中，光波导技术的无漏损传输和高穿透性在实现了轻薄光学镜片的同时，亦可为用户提供较大的FOV，保证眼镜成像清晰，被认为是消费级AR眼镜的主流光学方案。 几何VS衍射，为何衍射光波导是更优解？ 光波导总体上可分为几何光波导和衍射光波导两种，其中： 几何光波导也就是所谓的阵列光波导，通过阵列反射镜堆叠来实现图像的输出和动眼框的扩大。如图所示，耦合光进入波导，通过反射面或棱镜多轮全反射后光到达眼镜前方时，会遇到一个“半透半反”镜面阵列，每一个镜面会将部分光线反射出波导进入人眼，剩下的光线透射过去继续在波导中前进。然后这部分前进的光又遇到另一个“半透半反”镜面，从而重复上面的“反射-透射”过程，直到镜面阵列里的最后一个镜面将剩下的全部光反射出波导进入人眼。 几何式光波导和“半透半反”镜面阵列的原理示意图
来源：中国光学 几何光波导基于传统光学的设计理念和制造工艺，实现了一维扩瞳，图像质量包括颜色和对比度可以达到较高水准，但由于制造工艺繁琐，良率低，目前市场上还未出现大规模的量产眼镜产品。 几何光波导是光通过棱镜、立体镜面阵列再进入人眼的过程。而在衍射光波导中，立体的镜面阵列、棱镜等被几乎平面化的“衍射光栅”所取代，利用光栅的衍射特性来设计“光路”，让光在设计好的路径上传播，将微投影系统发出的光导入人眼。根据光栅的类型不同，衍射光波导又可分为表面浮雕光栅波导和体全息光栅波导。 衍射式光波导和表面浮雕光栅的原理示意图 来源：中国光学 表面浮雕光栅波导目前在衍射光波导AR眼镜产品中占比较大，通过传统半导体的微纳米加工工艺，在硅基底上通过电子束曝光和离子刻蚀等工艺制成光栅的压印模具，然后这个压印模具可以通过纳米压印技术，在玻璃基底上涂覆的一层均匀的树脂上压印出成千上万个光栅。 表面浮雕光栅波导同时具有轻薄、视场角大、眼动范围大的优势，被普遍认为是AR行业主流显示技术路线。 体全息光栅波导首先将一层有机薄膜涂在玻璃基底上，通过两束激光光束形成的明暗相间的干涉条纹来对薄膜进行曝光，明暗干涉条纹会引起材料不同的曝光特性，进而在分子层面形成具有折射率差的周期性空间分布。 体全息光栅波导具有极高的衍射效率、视场角大、透明度极高、结构轻薄、可大面积制备、加工周期短、成本低、良率高等特点，但其工艺难度较大，对材料、系统设计、制造工艺要求较高。目前受到可利用材料的限制，其在FOV、光效率、清晰度等方面都还未达到与表面浮雕光栅同等的水平。 衍射式光波导和全息体光栅的原理示意图
来源：中国光学 光波导主要技术路线特点及研究单位
来源：三极光电 为了解更多AR方面的最新技术研究进展与前沿发展趋势，2022新型显示技术创新发展论坛组委会特邀上海鲲游光电科技有限公司 商务总监—— 李帅先生与大家分享《晶圆级光学-元宇宙的基石》。 鲲游光电(NorthOcean Photonics)是专注于晶圆级光学的高科技企业，总部位于中国上海。公司由国际国内光电子领域顶级学者、多年光电产业经验的行业资深人员组成。 鲲游光电专注“光芯片”层级，做精做深核心元件。目前鲲游光电重点关注以下三类产品系列：增强现实（AR）显示光波导、3D深度成像微纳光学芯片、光通讯高速光链路。依托自身深厚的技术积累、独特的制造工艺，鲲游光电能够以无与伦比的性价比为国内外客户提供设计、定制、生产一站式的精密微光学产品及服务。 扫码了解会议详情 |
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