AR增强现实设备光学核心----半透半反的显示镜片

近眼显示系统除了以上两种投影技术外，镜片也是系统的核心。大部分AR镜片都是基于分光镜实现，通过45度倾斜角将从投影仪投射来的光线反射入人眼，也同时允许现实世界的光透过，但此类分光镜片通常较厚，受限于制造工艺大面积的镜片生产成本高、良率低，所提供的视野极为有限。以色列Lumus公司一直在研发波导式AR光学方案，并实现了1.6mm厚，40度视场角的镜片，已处于全球领先水平。在2016年的CES大会上Lumus展出的AR眼镜DK50和DK45即配备了公司最新的透镜显示器，此外一款视场角高达60度的原型机也在展会上露面，这几款眼镜均采用了Lumus独立开发的“光学引擎模组”，其中光导光学元件(LOE)也即半透半反的显示镜片是系统核心组成。位于太阳穴位置的投影设备将光线打到LOE镜片上进而反射入人眼所带来的观看体验就像“在10英寸的距离下观看87英寸的显示屏”，效果十分震撼。但这些方案都处于研发测试期间，不直接面向消费者。Meta根据这一显示方案推出的可穿戴设备MetaPro售价高达3650美元，可见这一显示器件技术超前且价格不菲。目前，国内创业公司灵犀微光掌握耦合光栅和光波导技术，其推出的AR第一代原型机中实现了在1.7毫米镜片上显示30~40度视场角的AR影像，未来也有望将视场角扩大至60度。

微软的HoloLens采用的全息光波导方案可视角仅有30度，在AR体验中会产生隐性的矩形框束缚感，而60度视场角已经可以满足增强现实显示需求，带来广阔的视野和逼真的显示效果。未来随着镜片的技术研发及工艺提升，将逐步解决镜片厚度和高昂成本等难题，实现兼具大视角、轻薄、高透光性的AR镜片，为增强现实设备走入消费级市场打下硬件基础。

图79:Lumus推出的AR眼镜原型

图80:Lumus透镜显示原理