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AR眼镜的显示器有几种工作原理?

导读: 波导和组合器对增强现实显示器意味着什么? 这个问题最初出现在Quora上。Quora是一个知识共享网络,这里具有独特见解的人通常会给出具有吸引力的答案。

波导和组合器对增强现实显示器意味着什么? 这个问题最初出现在Quora上。Quora是一个知识共享网络,这里具有独特见解的人通常会给出具有吸引力的答案。

由游戏开发者Aaron Yip在Quora上回答:

由于科学(钢铁侠,星际迷航等)和密集的硬件词汇,透视光学被披上一层神秘的面纱。 但是,实际上是很容易入手的。所以这将是一个可接触的,可向外行人介绍的话题。

让我们从基础开始。现在有一些透明显示器,可以将数字图像与现实世界混合。光线需要从物体上反射出去,以定向到你的眼睛。在现实世界中,我们已经得到重定向光线。在数字世界中,我们需要创建人工光(例如从LED,OLED发射的光),然后将它们重新定向。将产生的计算机图像与真实世界结合的光学装置称为“组合器”。基本上,组合器的工作类似于半面镜,可以将显示光从新定向,并选择性地让光通过。

像问题所暗示的一样,光学硬件解决方案可以分为两类:常规HMD光学组合器和新兴波导组合器。并且显而易见,这两者并不相同,并且具有不同的权衡。

自20世纪60年代后期以来,透视显示器具有广泛的历史(我将添加一些内容,帮助读者获得更多的技术背景)。结果,出现了很多光学技术,但是这一切都归结为分辨率、视场、眼盒、图像质量、硬件重量/适配、美学形状因子和其他特征之间的基本权衡。理想情况下,每个人都想要时尚、拥有200x100度FOV(像人眼)方便使用的眼镜和完美的图像质量。但是HMD / NED的物理和光学限制(例如我们如何使用可穿戴硬件来反射和弯曲光线)让这些在可预见的未来变得不太现实。所以我们需要弄清楚我们所关心的权衡。

光学硬件就是权衡问题。

传统的组合器可以产生合理的透视和具有一致性能的成像质量以及几十年供应链发展所能负担的材料。我们可以讲述两个常见的实现方式,如下图所示:作为平面组合器示例的偏振光束组合器(左上)和作为弯曲组合器示例的离轴组合器(右上)。

偏振光束组合器的实例包括Google Glass以及来自Epson(日本)、Rockchip(中国)和ITRI(台湾)的智能眼镜。分束镜可以使用LCOS微显示器进行偏振,例如Google Glass,或者仅使用简单的半色调反射镜也可以实现。不幸的是,基于PBC的显示器由于组合器的重量和尺寸限制而倾向于小型,并且可能存在光束分离产生的附加模糊性。谷歌眼镜拥有13度FOV;Epson BT-300拥有23度FOV以及1280x720的分辨率。两者都是消费者显示器可接受范围的低端产品。然而,更大的FOV和/或分辨率将需要更大和更重的硬件。

优点:光线,体小,相对实惠(500-700美元)。

缺点:FOV和显示非常有限,难以提高。

离轴、半球形组合器的最佳示范案例是Meta 2。与其他小型和轻型组合器不同,Meta倾向于更大的FOV和显示分辨率。他们推出单个OLED平板以支持“近乎90度FOV”和双眼2560x1440的像素显示。然而,他们的硬件体积庞大,可与VR耳机(如Oculus和HTC Vive)相媲美。另外,存在低角度分辨率(不太详细/清晰的图像)以及组合器塑料材料如何保持其质量(例如,轻微的扰动被放大化,并且随时间的变化可能会产生视觉假象) 等问题- 因此,他们选择降低成本。使用弯曲组合器老生常谈的案例是Link的高级头盔安装显示器。

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