28 May 2020  |  Stephanie Baclet

作为千禧一代的一员，我曾和其他人一样，想象着在2000年的世界里到处都是飞行汽车和多臂机器人助手，将我从工作岗位上解脱出来。我也曾经想象自己沉浸在一个完全虚幻的未来世界中，看起来就像电影《第五元素》(the 5th element)描述的那样！

今天，我要做的就是戴上一副增强现实眼镜。

"Now put on your Augmented Reality glasses!".
.Jean Marc Cote — 2000年的空中出租车站

增强现实的起源

对增强现实和虚拟现实的渴望始于多年前。像《太平洋上的竞赛》（Race in the Pacific）这类作品，早在20世纪初就被创作出来，美好地描绘了人类将自己投射到另一个世界的画面。当艺术家们已经在设计新的虚拟世界时，像莫顿·海利格（Morton Heilig）这样的科学家们也在努力创造前所未有的、真实的虚拟体验。

Jean Marc Cote —《太平洋上的竞赛》

从那时起，这个后来被Morton Heilig称为Sensorama的“体验剧场”已经被纳米技术改造。过去，自动售货机大小的机器已经被缩小到了一个很小的尺寸，有些人称其为轻量级的头戴式眼镜。

从衍射光学元件到头部追踪功能，再到3D传感和微型显示器，这些头戴式眼镜结合了目前大多数高端纳米技术设备。

Sensorama，由Morton Heilig于1962年设计，被认为是最早的虚拟现实(VR)系统之一。

AR技术所面临的挑战

在过去的几年中，通常被称为智能眼镜的简化佩戴式眼镜获得了不小的发展势头。智能眼镜产品包括Google智能眼镜，Every Sight公司的Raptor智能风镜或更近的North公司开发的Focals眼镜等。然而，智能眼镜提供的是数字化语境显示，通常只能提供偏离视线15°左右的小视场（FOV），与AR/MR头戴式眼镜不同。

AR（或MR）被定义为计算平台的扩展。它们是一个更复杂的系统，需要更强的数据处理能力。

我们在博客“Beam me up Scotty”中讨论了一些比较受欢迎的头戴式眼镜的基本组件，尽管这些眼镜随时可用，但仍有许多挑战需要克服。

AR眼镜和智能眼镜都存在的一个限制是虚拟对象的亮度。为了使显示器与外部世界自然融合，所显示的图像需要与真实世界一样明亮、清晰。

然而，虚拟图像经过复杂的光路才能到达用户的眼睛，导致最终呈现的图像质量受损严重。

微型LED让AR成为可能

为了获得高质量的虚拟图像，光学设计人员需要优化光学系统和显示器的性能。在显示方面，微型LED是具有一定潜力的解决方案，与OLED技术相比，它能够产生更高的亮度（>10k Nits）。

然而，这项技术仍在持续发展以降低显示器的成本。标准薄型倒装芯片的替代解决方案正在研发中。同时，牛津仪器等离子体技术为ITRI和Vue Real等微型LED领域的关键行业领导者提供了这方面的支持。

AR设备解决方案

为了提高图像亮度，光学设计人员还需要考虑优化图像处理的光路。波导光束合成器是一种独特的技术，它能够在小尺寸因子下实现高视场。而高视场是创造沉浸式AR体验的关键，因此多波导设计方案应运而生。

现在的重点努力方向是提高可制造性，同时最大限度地提高产品性能。牛津仪器等离子技术为AR眼镜主要制造商开发的产品（如微软的头戴式全息眼镜Microsoft Hololens）提供了一系列解决方案，直接支持这一努力。

三款AR/VR眼镜的视场比较: HoloLens vs Magic Leap One vs PlayStation VR

尽管技术挑战尚未解决，但智能眼镜正在为AR设备提供强劲动力。它们将通过在制造、旅游、娱乐、教育甚至艺术领域的应用，转化为商品，就像这次“Mirage & Miracle”AR艺术展。

欲了解更多AR相关信息，请前往查看增强现实设备解决方案或阅读我们的大面积AR结构刻蚀方案白皮书。