AR增强现实LCOS微投影成像技术

在光学式AR设备中，将虚拟信息投射到半透半反屏上的微投影技术是重要的显示功能。光学式AR的先驱Google Glass采用了LCOS微投影显示技术。三片式LCOS成像系统中，投影机打出白色光线，通过分光系统分成红绿蓝三原色光线，每个原色光线照射到反射式LCOS芯片上，系统通过控制LCOS面板上液晶分子的状态来改变该块芯片每个像素点反射光线的强弱，最终RGB三束反射光经过棱镜会聚由投影镜头投射到半透半反屏上产生“增强”的内容。由于只在右眼部分配备了LCOS投影设备，Google Glass只能看到平面二维信息的叠加，不具有深度信息的想象空间。这种信息不会让人混淆真实与虚拟世界(AR概念)，实时的二维信息可以帮助人们更好的理解周边环境，例如在眼前即时显示手机收到的消息等信息。微软HoloLens也采用的是LCOS投影技术+半透玻璃的结构，通过光路设计将LCOS投射的虚拟场景成像在远处，与从半透玻璃看到的真实世界光路重合，借此打造出虚实结合的视觉体验。

LCOS技术最大的优点是省电、便宜且具有高解析度。传统的投射式LCD成像只有3%的光利用效率，反射式的LCOS技术将这一指标提升到40%，在同样的光源和电力消耗下可以产生更加明亮的画面，实现了低功耗显示;LCOS芯片的生产可以利用目前最普及且廉价的CMOS制程，毋需额外的投资，并可随半导体制程快速的微小化，易于提高解析度，具有低生产成本的优势;此外，由于避免了单片式DLP时序成像的缺陷，三片式LCOS投影系统能产生出更加饱和、丰满的色彩，并且不会出现困扰单片式DLP成像系统的彩虹画面问题。目前掌握这项技术的公司包括索尼、JVC、视创科技、中芯国际、台联电、河南辉煌、武汉全真光电、深圳长江力伟等，LCOS技术也在电影放映等大屏幕显示市场占据一席之地。

图75:三片式LCOS投影工作原理

图76:单片式DLP投影工作原理

图77:微投影技术LCOS与DLP各有优劣