东京农工大学：AR隐形眼镜到底难在哪？ 2021年

2021年，在这个连可穿戴式AR眼镜还未普及的年代，就已经有人在探索商用AR隐形眼镜了，比如累计融资高达1.59亿美元的MojoVision ，或是研发隐形眼镜与框架眼镜结合的AR/VR方案的Innovega ，此前InWith也曾在CES上展示可集成于水凝胶隐形眼镜材质的AR模组。此外， FacebookCEO扎克伯格在前不久也曾预测，可能会在2030年到2040年之间推出AR隐形眼镜。

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然而实际上，当前AR隐形眼镜技术面临的挑战要远大于AR框架眼镜，分辨率、色彩、续航、算力、形态、材质、变焦、信号传输方案等等都是需要逐一解决和完善的问题。与此同时， MojoVision在今年初透露，计划在2到3年内就出货，目标是toC市场。目前，该公司还未开放实际的产品体验，因此AR隐形眼镜的可行性到底多高，我们依然无法确定。
AR隐形眼镜真的可行吗？
不久前，为了探索AR隐形眼镜的可行性，日本东京农工大学科研人员研发了一种基于全息光学元件（HOE）和SLM技术的AR隐形眼镜方案，该方案旨在解决AR隐形眼镜所面临的动态变焦问题，目前该方案仅在原型测试阶段，但通过实验验证了SLM模组动态调节全息画面的效果，可向人眼前投射全息图像。如此一来，可以发挥眼球的透镜光学原理，在AR图像上自然聚焦，对眼球的伤害也会更小。

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该实验论文作者YasuhiroTakagi表示：AR隐形眼镜技术面临诸多挑战，初期的产品可能不会覆盖人眼的完整视场角，而且分辨率有限，就像是GoogleGlass那样。当前， AR隐形眼镜需要解决诸多问题，比如透光性、体积，尤其是动态聚焦，如何让靠近人眼的光学模组实现动态变焦。
与分辨率、视场角等元素相比，支持动态变焦更加重要，因为它可以提升AR隐形眼镜的视觉舒适度。然而由于AR隐形眼镜的显示单元太靠近眼球，人眼难以在AR图像上聚焦。
为了解决变焦问题， Takagi与团队提出了这样一种方案：利用纯相位型SLM（空间光调制器）和激光背光，将AR图像投射在视网膜上，不是直接在隐形眼镜层面显示内容，而是在人眼前一定距离显示图像。如此一来，通过眼球的透镜光学原理，使用者可以在AR图像上自然聚焦，或是在全息图像和真实环境之间实时切换。换句话来讲，就是向人眼前投射全息图像，当全息图像的波前进入人眼视网膜便实现AR显示。
为了验证该方案的效果，东京农工大学科研团队利用摄像头模拟人眼，测量低功率激光光源摄入HOE（全息光学元件）的成像效果。结果显示，当焦距分别在1500毫米和2000毫米远之间切换时， AR文字和图像均足够清晰，而且可显示动态内容。未来通过采用更高填充率的SLM和低吸收率的偏振镜，还可将整体透光率提升至更理想的50% 。
AR隐形眼镜还需时间
【东京农工大学：AR隐形眼镜到底难在哪？】当然， Takagi提出的AR隐形眼镜方案只是实验室中的研究。相比于AR眼镜， AR隐形眼镜依然在探索中，它的形态和体验感依然有待优化和测试。他表示：这项技术距离实际应用还需要很长时间，目前AR隐形眼镜已经可以显示数字内容。

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此外，科研人员表示：AR隐形眼镜方案还不能实际应用，不过长期来看，它有可能将体积和厚度缩小至类似于隐形眼镜，并且支持清晰对焦、高透光率。目前， MojoVision等公司已经在探索AR隐形眼镜，但这项技术最大的挑战之一是聚焦。尽管光学显示元件集成在隐形眼镜中，但如何在靠近眼球的地方显示聚焦在远处的图像，是一个需要解决的问题。