AR眼镜的屏幕投影原理主要涉及光学成像技术和显示系统。 以下是其工作原理的详细说明:
首先,AR眼镜的光学成像系统由微显示屏和光学镜片组成。 该系统通过将设备生成的图像与现实世界叠加和混合来创建增强现实效果。 具体来说,微显示器发出的光束通过光学透镜组件反射、折射或衍射,最终投射到人体视网膜上,使人眼能够看到叠加在现实世界上的虚拟图像。
在AR眼镜中,常见的光学显示系统包括“LCOS+棱镜”、“micro OLED+自主研发曲面”、“LCOS DLP+光波导”。 这些系统使用不同类型的光学器件来投影图像。
棱镜解决方案:棱镜解决方案技术成熟,成本低,但由其制成的AR眼镜的视野相对较小,导致AR体验较弱。 此外,透明棱镜在强光下效果不佳。 为了缓解这些问题,一些棱镜解决方案使用环绕式设计来确保显示器足够清晰且不受环境光的影响。
表面反射:表面反射分为大表面和小表面两种。 大曲面设计提供更大的视场和更好的成像效果,而小曲面牺牲部分视场,换取更小更轻的外观,易于日常佩戴,性价比更高。
光波导:光波导是一种更先进的光学元件,具有几何反射波导、衍射蚀刻光栅波导和全息光栅波导等多种细分。 这些波导技术在处理和批量生产能力方面有所不同,但它们具有相同的特点,即提供大视场和高分辨率图像显示。 例如,HoloLens、Magic Leap、天智热点引擎项目等智能AR眼镜都采用衍射刻蚀光栅波导技术,实现高质量的图像投影。 需要注意的是,视野的大小对于AR或VR眼镜至关重要,因为它决定了一个人可以看到的视野范围。 一般来说,视野越大,体验越好,但也存在功耗、技术复杂性和制造成本等权衡取舍。 在某些应用中,例如工业生产活动中的远程协助或简单的信息提示,一个小视场(例如15-30°)可能就足够了。 但是,在需要更身临其境的体验的方案中,更大的视野更可取。
此外,为了提供更好的数字图像体验,减少环境光对低亮度、低对比度数字图像的干扰,许多AR产品在镜头外部添加了一种深色、透明的材料,以阻挡大部分环境光。 然而,这种处理可能会使佩戴者难以看到现实世界,从而在光学环境较弱的情况下与现实世界进行交互。 因此,在设计AR眼镜时需要权衡这些因素,以提供最佳的用户体验。