ar眼镜|CREAL：为什么光场+HOE是AR眼镜未来( 二 ) 处方

光场+HOE方案从自然变焦方面来看，光场显示技术更具优势，它可以让3D图解想投影具有逼真的焦深，这是传统光学组合器难以做到的。 CREAL表示：我们的思路是， HOE的出瞳范围小，没有焦深，而衍射光波导只有固定的焦面，也没有焦深，光场技术可模拟焦深，但需要大范围的出瞳。因此，便在光场组合器基础上组合HOE元件，通过反射多个小出瞳来组成大的出瞳或眼动范围。

简单来讲光场HOE组合器既包含了经典HOE的所有优点，还消除了出瞳小的问题，并可以渲染自然的3D焦深，支持屈光调节。
以下是该方案的一些亮点：

1）兼容处方镜片；
2）组合器可通过光学和数字方式校正虚拟图像的伪影、扭曲，将物理环境与AR自然融合；
3）可使用传统工艺制造；
4）全息透镜可反射50%特定波长的光，眼动范围有限，而且从光源到人眼之间的光学效率约达4% ，是现有光波导方案（光效仅0.02%）的100倍；
5）可通过眼球追踪提升光学效率（4-5倍）；
6）FOV可扩大，没有严格限制；
7）低成本、可定制性高；
8）适眼距约为20毫米，更贴合面部；
9）色彩均匀度高；
10）几乎没有彩虹效应或漏光。

衍射光波导组合器衍射光波导组合器是当下的主流AR光学方案， Vuzix、HoloLens 1&2、Magic Leap 1&2等AR头显均采用这种设计。

衍射光波导的原理就像是潜望镜，微显示屏将光束摄入光波导一侧的输入口，然后光线会在光波导内反射和传播，光波导表面的光栅可控制光线的运动路径，形成多焦点阵列，从而扩大出瞳范围，这个过程也被称为瞳孔复制（pupil replication）。

衍射光栅光波导的优势在于出瞳范围大，但缺点是透光性弱，存在彩虹色伪影，色彩均匀性不够理想，以及外部发光等问题，此外光学模组厚度大、成本高，而且FOV有限、光学效率低（光源进入光波导后只有不到1%进入人眼）。另外一点，衍射光波导目前不支持自然变焦，像素聚焦的位置为无限远。
非瞳孔复制模组1 ，半反射光学方案：CREAL指出，将物理光和数字光组合的最直接光学方案就是采用半反射镜，可投射一半环境光，并反射另一半来自显示屏的光。简单来讲，就是在玻璃上涂上反光的金属涂层，而如果将这种半反射镜做成曲面形状，便可以将显示屏光线放大，显示在与人眼一定距离的位置。 Meta（Meta Vision）、Project North Star就是采用这种光学方案。

上述方案的缺点很明显，如果透光率高，反射率就低，反之亦然。
2 ， BirdBath：除此之外， BirdBath也是一种非瞳孔复制组合器，它的结构与曲面半反射镜类似，但额外加入了平面半反射镜，配置更加对称。相比于基础的半反射镜方案， BirdBath可以做的更小，图像失真也更少。但BirdBath依然很厚，透光率低， FOV有限。目前，采用该方案的AR眼镜包括Nreal、Avegant、ODG、Lightspace等等。

3 ，全反射组合器：Avegant、Lightspace曾开发基于该方案的AR眼镜，这种方案的好处是可传输具有焦深的图像。
4 ， Pin Mirror：LetinAR、Kura采用的“针镜”光导方案可实现时尚、轻便的AR眼镜设计，光导指的是一种玻璃材质，它可以将微显示屏的光线在其内部反射，直到进入特定的倾斜镜面。镜面将光反射到人眼，并透过物理空间的环境光。