Birdbath和Pancake之后看什么——CES 2023上的大视角超薄AR光学方案

2023-01-06 18:10:33来源:YiVian


CES上,我们看到一款全新的AR方案,给出了一些可能的答案。

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混合波导AR光学

先说参数:CES2023上展出的混合波导(MixedWaveguide)AR光学分为A、B、C三种型号。其中A型视角为85°,厚度为9毫米;B型视角为56°,厚度为6毫米;C型视角为120°,厚度为10.5毫米。

展会现场展示了三种型号的光学模组和整机参考设计。

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除了视场角和光学厚度不同以外,三款产品采用了类似的光学架构,具有以下特点:

画质——混合波导AR光学的光源部分采用mirco-OLED屏幕,全彩显示,分辨率为1920*1080,随着micro-OLED分辨率的提升可同步提升。通过极高的MTF,可显示高对比度、无杂光、色彩均衡、高亮度的图像。光效可达25%。

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透过A方案光学模组拍摄的AR画面

外形——混合波导不需要光波导类似的光机,因而三款眼镜都呈现为接近墨镜形态的窄边框外形,并没有传统光波导和Birdbath方案的左右或上方粗犷的边框。

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透视——透过镜片观看外界环境,画面清晰、无虚影、无畸变,透过率最高可达65%。

重量——树脂双目镜片重量15g-20g,整机重量约60-80g。

成本——采用业界成熟的注塑和镀膜、胶合工艺,适合消费级量产,成本接近Birdbath。

而从用户最关心的视场角和厚度方面,我们发现,三款产品中,A和B方案明显是瞄准birdbath的软肋,而C方案则有可能让目前炙手可热的pancake+VST方案走下神坛。

方案对比

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Birdbath接棒者

从参数对比图可以看出,混合波导的A和B两个方案,针对Birdbath目前存在的两大主要问题(小视角,大体积)提出了优化方向。A方案将厚度降低到一半,但是FoV增加近一倍;B方案维持相同FoV,但厚度降低到约三分之一。

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A方案光学模组

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“透明”的Pancake

从C方案的定位来看,又有点像一个“透明的”Pancake。C方案(Crossfire)将模组厚度控制在10毫米左右,却实现了VR产品都很难达到的120°的视场角。相当于用一套OST光学方案,就取代了目前业内普遍推崇的pancake+VST来实现大视角AR体验。

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图右:混合波导C方案模组侧面厚度

CES现场还展示了C方案搭配液晶光阀(LCLV)实现AR和VR模式切换的原型机,真正将“一键切换AR/VR”变成了现实。

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如何实现?

混合波导并不属于传统光波导技术,它采用了原创的全新AR光学构型。不同于以衍射波导为代表的波导构型和以Birdbath为代表的反射式构型,混合波导采用了业界首创的偏振折返式AR构型。

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据了解,混合波导技术是一种多层复合结构的光学系统,由很多层不同的材料和叠层组成,其中还包括不同类型的偏振滤光器。混合波导实现了基于偏振的折叠光路设计,光线在折叠中实现了焦距的的折叠和模组厚度的压缩。

而不同于pancake的同轴折返式,混合波导采用的是基于波导全反射的倾斜光路折叠方式,因此可以在实现显示光线折叠的同时,不影响外界光线的透过,因此可以实现光学透视的AR显示效果。此外,混合波导还通过旁轴波导的线偏振的方式消除传统pancake方案比较难缠的圆偏振鬼影问题。

由于消除了光机(lightEngine),而将整个折叠光路(包含镜片)代替光机实现成像,因此该方案是没有传统波导的光机黑盒子的,可以实现产品形态窄边框的效果。同时由于整体模组经过折叠后很薄,成像元器件(Combiner)距离人眼很近,因此可以获得很大的FoV。

AntRealityOptics,认识全新的蚁视

混合波导的发明者——蚁视,过去的英文名称是AntVR,现正式更名为AntRealityOptics。

作为VR行业的十年老兵,蚁视2018年开始转型专注大视角AR光学研发。

2020年的CES,蚁视曾首次展示过混合波导AR光学原型机。

此次在CES2023,蚁视不但一次性拿出了三款成熟的的光学方案,还交出了一份令人侧目的商业化答卷。据悉,已有多家国内外客户签约采购了蚁视混合波导专利技术方案,并将应用于最新一代AR产品中。

曾经的蚁视,推出过多款VR终端产品,并有着不错的出货业绩。未来我们将很难再看到蚁视品牌的终端产品,但AntRealityOptics将有可能在幕后继续发光发热,出现在更多的AR产品的背后。

混合波导AR光学方案合作,联系:zheng@ant-reality.com

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