【为什么打造一款AR眼镜这么难?浅谈AR光学方案】5G时代,随着元宇宙概念的催化,AR眼镜行业迎来了高速发展期。
回顾近两年,市面上消费级AR眼镜层出不穷,在市场教育普及的后时代,消费者对AR眼镜的接受度明显有所提升,那这是否意味着AR眼镜最好的时代已经到来?
诚然随着摄像头等关键元器件、人机交互等技术的发展,为AR眼镜的体验带来质的飞跃。AR眼镜也趋于“更小、更轻、更薄”,但距离用户渴望的高舒适度和沉浸感的要求仍距离尚远,这其中一个核心,就是AR眼镜的光学模组。
光学模组是AR产品的核心
和手机相比,AR眼镜相当于把手机屏幕换成镜片,将原先手机上看到的画面在眼镜上呈现,这就需要通过AR光学方案实现。
更形象地说,AR光学就是一个画面放大器。为了提升用户体验,把显示器尽量做小,同时画面尽量大,颜色更真,亮度和对比度更高。
AR眼镜经历过多种光学方案,目前市面上主流的光学方案主要是四种:棱镜、自由曲面、Birdbath和光波导。
棱镜方案
棱镜方案光学显示系统主要由投影仪和棱镜组成:投影仪把图像投射出来,继而棱镜将图像直接反射到人眼视网膜中,与现实图像相叠加,形成虚实融合的视觉体验。
Google Glass AR眼镜
该方案最具代表的产品是Google Glass。如图所示,系统处于人眼上方,用户想要看到图像需要让眼神聚焦在右上方,视场角和体积的矛盾也随之产生。
Google Glass只有15°的视场角,但光学镜片却有10mm的厚度,加之存在着亮度不足,以及偶尔的颜色失真等现象,最终该产品也以“失败”告终。
自由曲面方案
几乎所有镜头都无法避免畸变。在传统摄影中,我们可以通过后期(如PS)进行图片调整修正畸变,这主要是镜片方案的放大率差异造成的。
而自由曲面则利用其不规则、自由的曲面,让不同角度光束在穿过主轴时,可以保持近似的放大率,最大程度地减少像差。凭借颜色真、亮度高、对比度高等良好表现,自由曲面方案在早期得到业界认可。
其中最具代表性的产品是日本爱普生AR眼镜和美国梦境视觉的AR头盔。但爱普生AR眼镜23°的视场角,却有13mm的厚度;美国梦境视觉的Meta2系列AR眼镜虽然有90°的视场角,但其厚度超过50mm,仅光机系统重量就约为420克。
Birdbath方案
Birdbath得益于设计难度与量产成本的优势,已经实现了AR终端的规模上量。
采用这种光学方案的AR设备有联想Mirage AR头显和OPPO AR Glass 2021。这种设计方案视场角通常在50°,但极易造成光损失,第一次反射就有50%的光损失,因此镜片普遍会比较黑,亮度和对比度较低,不适合室外使用。
我们可以发现,上面说到的这3类光学方案,都摆脱不了伴随着视场角的扩大,镜片变厚、体积增大,以及一定程度上存在亮度和色彩上的问题。
极致轻薄下的画面呈现,体积小、重量轻的佩戴体验,是光波导与自由曲面、棱镜、Birdbath等光学方案的本质区别。
光波导方案远期市场值得期待
光波导+microLED由于其镜片轻薄、清晰度高、可视角度大、体积小等优势,被认为是AR眼镜光学方案的黄金搭档。
光波导方案工作原理图
基于波导技术的AR眼镜,一般由显示模组、波导和耦合器三部分组成。显示模组发出的光线被入耦合器件耦入光波导中,在波导内以全反射的形式向前传播,到达出耦合器件时被耦合出光波导后进入人眼成像。由于用波导折叠了光路,一般系统体积相对较小。
根据技术的不同,光波导又可分为阵列光波导和衍射光波导。受限于衍射光波导的加工工艺,其视场均匀性和色彩均匀性较差,且生产成本较高;阵列光波导基于几何光学原理,具有轻薄、较大的视场角和眼动范围且色彩均匀的优势,可以给用户带来更好的视觉和使用体验。
工人佩戴AR眼镜进行日常巡检
2021年,亮风台发布的这款5G AR智能眼镜HiAR H100,即采用定制1.5mm阵列光波导光学镜片,在成像清晰度、亮度、色彩均匀度、功耗等方面实现AR技术的突破,用户佩戴后拥有清、薄、透的无感佩戴体验。
定制波导光学,高清高透
结合LCOS微型显示器,搭配1080 P分辨率的摄像头和80%以上透光率的光学镜片,画面呈现更自然的、虚实融合的显示效果。
当然,任何一款AR产品,最终都要服务经济,赋能于人。
HiAR H100则是亮风台专为工业场景打造的一款AR智能眼镜,工作人员可以通过全局语音交互的方式,在解放双手的同时,眼前叠加设备的实时数据,完成自主的设备巡点检,供应商远程评审、远程售后服务等多个场景,应用于宝武、海尔、泰康保险等几十个企业。
看完上文,有些伙伴可能要问:光波导就是最好的光学方案?它就是AR光学的未来吗?
其实,目前市面上的光学方案还没有统一的标准,仍处于迷雾中探索的阶段。
正如微软、苹果、谷歌对AR眼镜产品和技术均有不同的见解,哪一条路才是康庄大道,还需要经过大家不断地找寻与市场的验证。
回顾近两年,市面上消费级AR眼镜层出不穷,在市场教育普及的后时代,消费者对AR眼镜的接受度明显有所提升,那这是否意味着AR眼镜最好的时代已经到来?
诚然随着摄像头等关键元器件、人机交互等技术的发展,为AR眼镜的体验带来质的飞跃。AR眼镜也趋于“更小、更轻、更薄”,但距离用户渴望的高舒适度和沉浸感的要求仍距离尚远,这其中一个核心,就是AR眼镜的光学模组。
光学模组是AR产品的核心
和手机相比,AR眼镜相当于把手机屏幕换成镜片,将原先手机上看到的画面在眼镜上呈现,这就需要通过AR光学方案实现。
更形象地说,AR光学就是一个画面放大器。为了提升用户体验,把显示器尽量做小,同时画面尽量大,颜色更真,亮度和对比度更高。
AR眼镜经历过多种光学方案,目前市面上主流的光学方案主要是四种:棱镜、自由曲面、Birdbath和光波导。
棱镜方案
棱镜方案光学显示系统主要由投影仪和棱镜组成:投影仪把图像投射出来,继而棱镜将图像直接反射到人眼视网膜中,与现实图像相叠加,形成虚实融合的视觉体验。
Google Glass AR眼镜
该方案最具代表的产品是Google Glass。如图所示,系统处于人眼上方,用户想要看到图像需要让眼神聚焦在右上方,视场角和体积的矛盾也随之产生。
Google Glass只有15°的视场角,但光学镜片却有10mm的厚度,加之存在着亮度不足,以及偶尔的颜色失真等现象,最终该产品也以“失败”告终。
自由曲面方案
几乎所有镜头都无法避免畸变。在传统摄影中,我们可以通过后期(如PS)进行图片调整修正畸变,这主要是镜片方案的放大率差异造成的。
而自由曲面则利用其不规则、自由的曲面,让不同角度光束在穿过主轴时,可以保持近似的放大率,最大程度地减少像差。凭借颜色真、亮度高、对比度高等良好表现,自由曲面方案在早期得到业界认可。
其中最具代表性的产品是日本爱普生AR眼镜和美国梦境视觉的AR头盔。但爱普生AR眼镜23°的视场角,却有13mm的厚度;美国梦境视觉的Meta2系列AR眼镜虽然有90°的视场角,但其厚度超过50mm,仅光机系统重量就约为420克。
Birdbath方案
Birdbath得益于设计难度与量产成本的优势,已经实现了AR终端的规模上量。
采用这种光学方案的AR设备有联想Mirage AR头显和OPPO AR Glass 2021。这种设计方案视场角通常在50°,但极易造成光损失,第一次反射就有50%的光损失,因此镜片普遍会比较黑,亮度和对比度较低,不适合室外使用。
我们可以发现,上面说到的这3类光学方案,都摆脱不了伴随着视场角的扩大,镜片变厚、体积增大,以及一定程度上存在亮度和色彩上的问题。
极致轻薄下的画面呈现,体积小、重量轻的佩戴体验,是光波导与自由曲面、棱镜、Birdbath等光学方案的本质区别。
光波导方案远期市场值得期待
光波导+microLED由于其镜片轻薄、清晰度高、可视角度大、体积小等优势,被认为是AR眼镜光学方案的黄金搭档。
光波导方案工作原理图
基于波导技术的AR眼镜,一般由显示模组、波导和耦合器三部分组成。显示模组发出的光线被入耦合器件耦入光波导中,在波导内以全反射的形式向前传播,到达出耦合器件时被耦合出光波导后进入人眼成像。由于用波导折叠了光路,一般系统体积相对较小。
根据技术的不同,光波导又可分为阵列光波导和衍射光波导。受限于衍射光波导的加工工艺,其视场均匀性和色彩均匀性较差,且生产成本较高;阵列光波导基于几何光学原理,具有轻薄、较大的视场角和眼动范围且色彩均匀的优势,可以给用户带来更好的视觉和使用体验。
工人佩戴AR眼镜进行日常巡检
2021年,亮风台发布的这款5G AR智能眼镜HiAR H100,即采用定制1.5mm阵列光波导光学镜片,在成像清晰度、亮度、色彩均匀度、功耗等方面实现AR技术的突破,用户佩戴后拥有清、薄、透的无感佩戴体验。
定制波导光学,高清高透
结合LCOS微型显示器,搭配1080 P分辨率的摄像头和80%以上透光率的光学镜片,画面呈现更自然的、虚实融合的显示效果。
当然,任何一款AR产品,最终都要服务经济,赋能于人。
HiAR H100则是亮风台专为工业场景打造的一款AR智能眼镜,工作人员可以通过全局语音交互的方式,在解放双手的同时,眼前叠加设备的实时数据,完成自主的设备巡点检,供应商远程评审、远程售后服务等多个场景,应用于宝武、海尔、泰康保险等几十个企业。
看完上文,有些伙伴可能要问:光波导就是最好的光学方案?它就是AR光学的未来吗?
其实,目前市面上的光学方案还没有统一的标准,仍处于迷雾中探索的阶段。
正如微软、苹果、谷歌对AR眼镜产品和技术均有不同的见解,哪一条路才是康庄大道,还需要经过大家不断地找寻与市场的验证。
【比特斯拉Model S更强 保时捷将提供纽特调版Taycan车型】
据了解,Taycan Peformance Kit的最大特点,就是其采用了与今年早些时候打破纽博格林北环电动汽车单圈记录的Taycan同样的的调教。其包括21英寸RS Spyder轻质车轮(以前仅作为Taycan GTS的选装件提供),采用倍耐力P Zero Corsa高性能轮胎,以及配备了保时捷4D底盘控制系统的更新软件(对悬架调整进行了修改,以专门与额外的增加抓地力配合使用)。车轮不仅采用更高性能的橡胶材质,而且接触面也更大,因为它们前后更宽。前轮宽275毫米,比标准的21英寸Turbo S车轮还要宽10毫米,后轮宽325毫米(比标准轮宽20毫米)。
该套件仅在最顶配版本的Taycan Turbo S上提供,而且没有在悬架或其他机械装置上发生变化。保时捷开发车手拉尔斯·克恩(Lars Kern)曾驾驶经过特别调教的Taycan在20.8公里的纽北赛道上取得了7分33秒的成绩,成功超越了特斯拉Model S Plaid,克恩称:“过去,只有那些真正的超级跑车才能进入 7分33秒这一范围内。不过在使用新的性能套件后,我能够更好的驾驶Taycan,并且在车辆的控制上更加精确和灵活。
据了解,Taycan Peformance Kit的最大特点,就是其采用了与今年早些时候打破纽博格林北环电动汽车单圈记录的Taycan同样的的调教。其包括21英寸RS Spyder轻质车轮(以前仅作为Taycan GTS的选装件提供),采用倍耐力P Zero Corsa高性能轮胎,以及配备了保时捷4D底盘控制系统的更新软件(对悬架调整进行了修改,以专门与额外的增加抓地力配合使用)。车轮不仅采用更高性能的橡胶材质,而且接触面也更大,因为它们前后更宽。前轮宽275毫米,比标准的21英寸Turbo S车轮还要宽10毫米,后轮宽325毫米(比标准轮宽20毫米)。
该套件仅在最顶配版本的Taycan Turbo S上提供,而且没有在悬架或其他机械装置上发生变化。保时捷开发车手拉尔斯·克恩(Lars Kern)曾驾驶经过特别调教的Taycan在20.8公里的纽北赛道上取得了7分33秒的成绩,成功超越了特斯拉Model S Plaid,克恩称:“过去,只有那些真正的超级跑车才能进入 7分33秒这一范围内。不过在使用新的性能套件后,我能够更好的驾驶Taycan,并且在车辆的控制上更加精确和灵活。
#热门楼盘推荐#【长乐大东海新天地】
价格:约11500元/㎡起
全部户型:三居室(85~112㎡) 四居室(138㎡)
楼盘概况:实力房企大东海,截止2020年独资174亿元竞得近千亩优质地块。集团秉承“品质感动生活”的品牌理念,以送给家人的标准,更用心做更好的产品,成就有温度的邻里关系和以人为本的臻品社区。
大东海·新天地是大东海地产集团开篇之作,项目位于福州滨海新城核心区,打造近百方方TOD国际住区。一期占地约237.63...
https://t.cn/A6t8LBH5
价格:约11500元/㎡起
全部户型:三居室(85~112㎡) 四居室(138㎡)
楼盘概况:实力房企大东海,截止2020年独资174亿元竞得近千亩优质地块。集团秉承“品质感动生活”的品牌理念,以送给家人的标准,更用心做更好的产品,成就有温度的邻里关系和以人为本的臻品社区。
大东海·新天地是大东海地产集团开篇之作,项目位于福州滨海新城核心区,打造近百方方TOD国际住区。一期占地约237.63...
https://t.cn/A6t8LBH5
✋热门推荐