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CES 2018大会已经降下帷幕。在这篇来自于Karl Guttag的文章中,记者希望与大家一同回顾今年CES大会的AR技术与设备。由于涉及内容太多,Karl Guttag没加入太多比较深入的分析,而是以图片+短评的方式入手 。但“衍射波导”除外,因为关于这方面的相关技术有很多,而且这是关于微软Hololens和Magic Leap的主要话题。

1. Lumus波导

下面是波导厂商Lumus的演示头显,双40度视场波导,每个波导由Raontech 1080p场序彩色LCOS器件驱动。人们认为这款设备与Hololens相似,头显中没有运转中的摄像头,传感器或计算机。设备的出瞳距离很宽,你很容易就能看到佩戴者的眼睛。波导能够把80%以上的真实世界光传输到眼睛。另外,我们从图片中可以看到,这种“顶部射出”的设计留空了用户侧面和下面的外围视觉。

 

 

Lumus采用了半透明反射阵列波导(multi-semi-mirror waveguide) ,这与Hololens和Magic Leap的衍射波导技术截然不同。

它们的图像质量似乎明显好于衍射波导,但需要注意的是,Lumus只是展示了有限的演示内容,我没有时间,也没有机会去尝试可能会产生问题的测试模式。我一直以来都有强调的是,展厅中的演示通常都会经过精心的测试和调整,他们同时会避免突出性能问题的内容。

Lumus展台上的40度1080p波导获得了最多的关注,而他们同时展示了更低成本和更低分辨率的“侧边射出”的设计,以及更加时尚的设计理念。这种设计以分辨率为代价来换取更低的成本,更轻的重量和更小的尺寸。它遮挡了更多的用户外围视觉,但并不比一副大镜框的太阳眼镜多太多。

 

Lumus制造光学元件并连接显示器,系统的其余部分则取决于他们的OEM客户,因此他们的原型只是模型。下面我要讨论的公司是Vuzix,他们既制造光学产品,也生产最终产品。

2. Vuzix Blade 单视场衍射波导

Vuzix可能代表了一种更实用,更时尚,更以商业为导向的波导眼镜。Vuzix放弃了通过设备来观看电影的用例,并且只演示文本和简单的图形内容。它属于单视场眼镜(单眼显示器),旨在向用户提供基本的信息。

Vuzix Blade采用了他们自家的衍射波导。像Lumus一样,它们把超过80%的真实世界光线传输到眼睛。整体图像质量受到衍射波导的影响,而且视场中存在明显的颜色变化。这是衍射波导中的固有问题,包括Hololens,同时大家可以预期Magic Leap将出现类似的问题(我不并只是在刁难Vuzix)。

 

首先,它们将镜片移动到距离眼睛非常近的地方,以至于需要使用处方镜片(这有好有不好)。随着镜片越来越靠近眼睛,它能够减轻对鼻子的压力,同时能够更舒适地贴合。它们只有一个WVGA(854×480)DLP显示器,纵向模式,可以支持用户在视图中垂直移动图像,从而更好地定位图像的位置。借助DLP,它们可以令图像变得非常明亮(超过3000 nits),从而使其适合户外使用。Blade通过无线连接到智能手机或计算机系统,能够持续显示约1个小时,或者是8小时的“典型”间歇使用。

Vuzix正在努力打造一款满足客户需求的产品。Blade更像是一款完整的产品,而不是说展示其潜能的模型。

3. WaveOptics衍射波导

WaveOptics邀请我到他们的套房去体验由玻璃和塑料制成的最新衍射波导成果。他们正在采用“顶部射出”的设计,并用一副眼镜模型来展示更为完整的产品效果。他们就像是波导元件厂商,而不是说完整系统的制造商。令WaveOptics脱颖而出的一件方面是,他们既支持玻璃也支持更低成本的塑料波导,而大多数波导厂商只使用玻璃(为了安全起见可以进行层压)。WaveOptics声称已经取得了进展,他们能够令波导更好地环绕用户的头部,就像正常眼镜一样。

 

文章的图片没有显示图像,因为从波导中获取像是肉眼所见的图像非常棘手而且耗时。WaveOptics同时提供了几个模型来展示波导搭载在成品中的效果。当你面对不同的设置和不同的内容时,你将不可能客观地比较各种波导。可以说,我发现了“典型的”衍射波导问题(颜色不均匀和“波导发光”),但不能说这比其他衍射波导更好或更差。

4. DigiLens衍射波导

另一个衍射波导厂商是DigiLens。他们主要通过“冰冻LCD”工艺来制作衍射光栅。我没有在CES大会上看到他们(我的问题),但我在2017年11月的Display Summit峰会上与他们进行了交谈,并看到了他们的技术。Digilens正在向消费者推出用于自行车和摩托车的产品。

正如我在谈论其他衍射波导时指出,衍射波导存在相似的优点(薄,而且透明适中),但同样存在类似的图像问题。

 

5. 关于衍射波导的限制

我见过很多衍射波导,包括微软Hololens和上文提及的衍射波导。很抱歉另起一段进行专门阐述,但这是有必要的解释。令波导行之有效的物理学原理是图像质量下降的根源,亦即根据波长来弯曲光线。这个原理同时存在其他问题,即图像光必须在波导出射光栅层(exit grating)上多次反弹,而每次与出射光栅层(exit grating)的相遇都会令图像质量降低。

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