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1、几何光波导技术在现实生活中，我们的眼睛能看到物体是因为物体的光线被人眼所捕 捉到，进入视网膜上，通过晶状体的聚焦，在视网膜上成像。祝神经耙掃蟀有时候光线会发生折射，比如把筷子放进水杯的时候，人眼看到的其 实是筷子的虚像，它的位置其实跟实际物体的位置有所偏移。通过光 线折射，人眼能捕捉到虚像，这是最主要的AR原理。为何选择光波导当我们在了解Google Glass时，会知道它的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，然后棱镜将图像直接反射 到人眼视网膜中，与现实图像相叠加。但是，这一套系统，存在一个视场角vs体积的天然矛盾。Google Glass有15度的视场角，光学镜片1
2、0mm厚度；爱普生的AR眼镜有23度的视场角，13mm厚度：视场角越大，光学镜片就越厚，体积越大。这些AR眼镜无论采用的是棱镜或者自由曲面的方案，都是通过对基 本AR光学系统结构和位置改变，来平衡视场角和体积之间的矛盾。要解决这一矛盾，同时获得大的视场角和小的体积，光波导方案是不 二之选。那么它将会如何解决呢？光波导的定义是：能够实现视场折叠和复原，并且通过全反射无损传 输的光系统。光波导系统包括耦入、波导、耦出三部分。具体的流程是，首先，一个大视角的完整图片会被切割成若干块，然 后折叠起来形成一个视场细条，这样就可以通过很小的光学镜片耦 入，耦出部分再将切割后的图片复原完整。耦入部分其实做的
3、事情就是视场折叠，耦出部分实现的是视场复原， 波导实现光线无损传输。这样一来，光波导就可以在轻薄的光学镜片 实现大的视场角。几何光波导的工作原理及优缺点“几何光波导”的概念最先由以色列公司Lumus提出并一直致力于优 化迭代，至今差不多快二十年了。工作原理Trnsflectivp Mirrors按上图所示，耦合光进入波导的一般是一个反射面或者棱镜。在多轮 全反射后光到达眼镜前方时，会遇到一个“半透半反”镜面阵列，这 就是耦合光出波导的结构了，也就是几何光波导里的“光组合器”。“半透半反”的意思是一部分光可穿透、另一部分被反射。镜面是嵌入到玻璃基底里面并且与传输光线形成一个特定角度的表 面，每一
4、个镜面会将部分光线反射出波导进入人眼，剩下的光线透射 过去继续在波导中前进。然后这部分前进的光又遇到另一个“半透半反”镜面，从而重复上面的“反射-透射”过程，直到镜面阵列里的最后一个镜面将剩下的全部光反射出波导进入人眼。优势和现下难题很高的水准。但是，工艺流程比较繁冗，其中一步是“半透半反”镜面阵列的镀膜 工艺。由于光在传播过程中会越来越少，那么阵列中这五六个镜面的 每一个都需要不同的反射透射比(R/T),以保证整个动眼框范围内的出 光量是均匀的。并且由于几何波导传播的光通常是偏振的(来源于LCOS微型显示屏的 工作原理)，导致每个镜面的镀膜层数可能达到十几甚至几十层。另 外，这些镜面是镀膜后层层摞在一起并用特殊的胶水粘合，然后按照 个角度切割出波导的形状，这个过程中镜面之间的平行度和切割的角度都会影响到成像质量。每一步工艺的失败都可能导致成像出现瑕疵，常见的有背景黑色条 纹、出光亮度不均匀、鬼影等。另外，虽然随着工艺的优化镜面阵列已经几乎做到“不可见”，但在关掉光机的情况下仍然可以看到镜片上的一排竖条纹（即镜面阵列），可能会遮挡一部分外部视线，也影响了 AR眼镜的美观。因此，即使每一步工艺都可以达到高良率，这几十步结合起来的总良 率却是一个挑战。
