AR将来已来的标语已经喊了好几年，但IDC在日前的一份陈述中揣测，AR头显（头戴展现器）到2022岁尾的全球发货量为26万台，同比下降8.7%。形成那个成果的原因可能是多方面的，好比次要厂商的财政情况不不变、新款设备不具倾覆性或者杀手级的AR利用迟迟不出。与销量下降相唤应的是苹果等大厂的AR始末“犹抱琵琶半遮面”。
平静的水面下其实暗潮涌动，OPPO、小米为代表的国内大厂纷繁推出Micro LED+波导的单绿色试验性整机，Nreal为代表的创业公司则摘用更为成熟的Micro OLED/LCOS+BB彩色计划，间接剑指C端并已经获得不错的初售功绩，颇有种春秋期间百家争喊、百花齐放的觉得。
之所以说当前AR整机合作更像是春秋而不是战国，有一个重要的原因是因为整个光学展现计划手艺在各人眼中还未收敛，似乎每一个计划都有可能在将来凸起重围，又似乎每一个计划城市因为本身的局限突然倒下，光学展现计划就在那乱世纷争中逐渐迭代、完美本身。
也许等尘埃已定、将来有人一统六国的时候，我们略微停下脚步，回头再看现在那个时点，会发现AR光学展现计划的格局其实较为清晰，有一些手艺途径也已经刀锋凌厉了。本篇文章就将对目前AR光学展现计划（光机+光学成像）的手艺途径做出阐发。
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萝卜白菜、各有所爱：现阶段差别的场景里会有差别的AR光学展现计划
目前AR的利用场景根据利用者身份差别，能够分为2B、2G和2C。2B一般利用在工业检测维修、仓库厂房治理或是机场火车站安检等范畴，2G一般利用在军用头盔、对准镜上，2C也能够再细分为室内影音娱乐末端或是室外综合挪动末端。
那些差别的场景对光学展现计划要求区别很大。2B和2G的利用场景里单绿光完全能够称心利用要求，视场角或是辨认率也不消非常超卓。根据详细利用场景在室内或是室外，会对光学展现计划的亮度停止调剂。但在2C范畴单色只是过渡计划，全彩时代末未来临，那就对光机和光学成像都有很高的手艺要求。目前的全彩光机要么体积大、要么亮度低、要么成本高，而光学成像手艺要么体积大、要么光效率低，那就使得目前客看上没有一种光学展现计划可以兼具全彩、高亮、体积小、成本低的特征。
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既然没有完美的光学展现计划，那就要在每个场景里找到最合适的光学展现计划。好比在2C的室内影音娱乐场景里，室内光强低，以至能够在AR眼镜上盖上眼罩，如许就不需要有高亮的展现，那么Micro OLED+BB的计划就完全能够处理问题，那也是Nreal摘用该光学展现计划的重要原因。
即便将来有了能和手机媲美的全彩、高亮室外的AR挪动末端，但OLED+BB的计划因为具有更低的成本，短时间内仍然会在室内影音娱乐或是工业检测维修场景里占有一席之地。
人中吕布、马中赤兔：AR剑指下一代挪动末端就需要下一代的光学展现手艺，Micro LED+波导应是手艺收敛标的目的
目前来看，差别的场景里会有差别的AR光学展现计划，但假设AR要做成能媲美手机的挪动末端，或者至少做到iWatch如许的辅助性挪动末端，那么光学展现计划就要兼具全彩、高亮、体积小、成本低的特征，目前已经成熟的光学展现计划无法同时做到那些，那就需要下一代的光学展现手艺来处理那些问题。
光机方面
1. Micro LED是几无争议的光机最末计划
一款完美的光机应该在量产后具备高亮、体积小、成本低的特征。LCOS和DLP计划属于较为成熟的光机计划，但因为是反射光源来发光，所以体积较难压缩；Micro OLED过低的亮度使其在最末计划中早早出局；而LBS因为是扫描式构造，所以平均性、鲁棒性都较差，客看上限造了体积缩小和成本降低的才能，将来在晋级迭代中要征服的困难较多；而Micro LED是自觉光光电转化效率高，体积小、亮度高、功耗低、响应时间短，虽然目前有红光发光效率差、量产工艺不成熟招致成本高档问题，但因为其利用半导体工艺，在迭代和量产方面生成有优势，故被认为是最合适AR光机的最末计划。
详细来讲，Micro LED手艺是指以自觉光的微米量级的LED为发光像素单位，将其组拆到驱动面板上构成高密度LED阵列的展现手艺。构造上从下到上一般为CMOS驱动层、发光层（小灯胆）、光学器件层（准曲光束），目前分为两类，（1）用于手机、电视的大屏（凡是涉及巨量转移手艺）和（2）用于AR的小屏（行业又称单片集成，本文讨论范畴）。
2. Micro LED仍需征服层层手艺障碍
用于AR小屏的Micro LED根据色彩又可划分为单色和RGB全彩。单色Micro LED难度已经很高，工艺上需要征服两个核心的问题，即RGB各颜色的外延和键合才能。
外延方面次要是因为尺寸效应（次要是因为尺寸缩小，芯片的周长面积比增大，招致侧壁的外表复合增加，非辐射复合速度变大，从而招致发光效率下降，红光尤为严峻）和刻蚀招致的侧壁缺陷，还要考虑掺杂和防卷曲等问题，需要有十分多的know-how积存。
键合方面次要是指发光层和CMOS之间的键合工艺，传统是摘用倒拆的办法，详细是指将发光素材和驱动芯片都在晶圆根底上划片成小芯片，一片一片地倒拆，如许速度慢、良品率也其实不会进步；比力先辈的办法是芯片级键合，是指在发光层和驱动层上都先做好构造，把两片晶圆间接往瞄准，如许难度十分高，出格是像素小于4μm就很难瞄准；工艺上综合来看更好的是晶圆级键合，是指间接将发光层倒扣在驱动层上（先键合），把发光层的蓝宝石彻底往除，然后根据驱动的位置在发光层上做成果，如许不会有对齐的问题，驱动在哪里，发光像素就做出来在哪里。
假设是RGB全彩计划难度又要有几何倍数的上升，常见的几种体例包罗三色棱镜合光、量子点光致发光和垂曲堆叠，根本都处于demo或者更早的阶段，大规模量产和降本尚需必然的迭代时间。
3. 下流整机成熟或将加速Micro LED手艺迭代
目前国内的次要玩家有JBD、镭昱、思坦、诺视、君万等，手艺来源次要是来自香港科技大学等高校和云南北方奥雷德等企业。目前JBD的单绿色产物已有小规模量产体味，其余企业陆续将单绿色送测并积极觅觅贸易时机。全彩方面，虽然手艺尚未收束，但行业合作格局相比照较清晰，三色棱镜合光和量子点计划或是全彩更先实现量产的计划。在当前下流整机逐渐成熟的大布景下，上游的手艺迭代会被逐渐加快。
波导方面
1. 做为挪动末端的AR需要波导
光波导（optical waveguide）是操纵光的全反射原理引导光波在此中传布的介量安装，比拟于棱镜、Birdbath等计划更轻薄、高透、视场角更大，假设AR要做成挪动末端，那波导就是最末的Mr. Right。
2. 阵列和衍射波导的爱恨情仇
AR支流的波导手艺分为阵列光波导和衍射光波导，此中衍射光波导又分为外表浮雕光栅光波导和全息光栅光波导。
阵列光波导是通过“半透半反”镜面阵列停止扩瞳。每一个镜面会将部门光线反射出波导进进人眼，剩下的光线透射过往陆续在波导中前进。然后那部门前进的光又碰着另一个“半透半反”镜面，从而反复上面的“反射-透射”过程，曲到镜面阵列里的最初一个镜面将剩下的全数光反射出波导进进人眼。
阵列光波导的次要问题是加工过程非常纷杂（好比每个镜面的镀膜层数可能到达十几以至几十层，镀膜后层层摞在一路并用特殊的胶水粘合，然后根据一个角度切割出波导的外形，镜面平行度、切割角度都要设想好且很精准），需要将几十步工艺连系起来总良率挑战难度高。每一步工艺的失败都可能招致成像呈现瑕疵，常见的有布景黑色条纹、出亮光度不平均、鬼影等。同时还有外看缺陷，关掉光机的情状下仍然能够看到镜片上的一排竖条纹（即镜面阵列），可能会遮挡一部非分特别部视线，二维扩瞳遮挡面积更大，也影响了AR眼镜的美看。
外表浮雕光栅光波导原理是操纵浮雕光栅耦进耦出，即用进射光栅来将光耦合进波导，然后用出射光栅取代镜面阵列。即像蛇一样在波导里面“游走”的全反射光线在每次碰着玻璃基底外表的光栅的时候就有一部门光通过衍射释放出来进进眼睛，剩下的一部门光陆续在波导中传布曲到下一次打到波导外表的光栅上。外表浮雕光栅光波导在设想上要特殊存眷色散、色彩平均性和光学效率的问题，在工艺上也要特殊重视母版造造和子版拼版等问题，手艺壁垒也很高。
全息光栅光波导原理是操纵全息素材耦进耦出，相邻构造间折射率差值太小招致衍射效果没有浮雕光栅计划好，该计划素材是关键，如今市道上没有特殊能拿得出手的废品。
在波导的1.0时代，阵列和衍射波导互相进攻对方的手艺途径存在瑕疵，阵列diss衍射色散问题难以处理，彩虹纹严峻是先天疾病无法治愈，此外还有国外的专利问题；衍射diss阵列工艺过于纷杂，量产堪忧，良品率难以到达要求。
但颠末了几年的手艺迭代，两边的那些初始问题已经逐渐得到处理，那里举个例子——衍射的色散问题。色散问题的素质是因为红绿蓝三色光因为波长差别，差别波长的光即便进射角一致，在光波导走的道路也纷歧样，和光栅交汇的次数纷歧样，产生的光学效果也纷歧样。
目前已经能够通过（1）摘用多片波导，差别片波导通过差别波长的光；（2）每片波导中光栅构造的槽深h和占空比δ差别，如许能够调剂每片波导传递的光的波长和光耦出的效率两种办法来处理。行业内普及摘用2层波导，第一层红光和部门绿光，第二层蓝光和部门绿光的计划，我们就曾在国内某外表浮雕光栅波导龙头公司试戴过demo，彩虹纹现象已经根本得到处理。
再好比说阵列的量产问题，跟着镀膜和键合工艺的成熟，如今阵列的量产才能已经有很大的朝上进步，我们认为，以中国的光学冷加工工艺程度，阵列的量产问题会比料想的更乐看，定见在波导2.0时代仍是应以开展的目光对待问题。目前波导的核心问题应是量产问题，谁能先实现量产，并在客户更改差别需求时可以快速停止光学设想并调整量产工艺，谁就是最末的赢家。我们相信在当前行业中，波导的3.0时代会很快到来。
综上，关于一款以挪动末端为目标的AR来说，当前阶段的光学展现计划在大标的目的上是收敛的，但在子手艺途径上确实需要市场逐渐停止验证。
灵境中的平行时空：胜利的光学展现计划下我们将来的生活
以上是关于AR光学展现计划手艺计划的一些摸索，胜利的光学展现计划下我们将来的生活是什么样的呢？我们认为可能会履历手艺辅助现实、手艺影响现实和手艺成为现实（平行时空）三个阶段。
手艺辅助现实阶段的特征是光学展现计划尚不成熟，但能处理部门问题。好比车载AR HUD展现速度和标的目的，以至能做导航。再好比一些翻译和提词器功用的AR眼镜，能够同步翻译语言，使人们跨语种沟通的才能大大加强。那一阶段末端的形态是多样的，每款眼镜的功用相对独立，但配合特征是可以大大便利人们的生活。
手艺影响现实阶段的特征是光学展现计划逐渐成熟，撑持部门挪动端利用被转移至AR眼镜中。好比一些传统软件如百度导航、群众点评，我们能够通过AR眼镜间接扫描路边饭馆的评分和评判，能够通过AR眼镜导航往比来的健身房，以至能够通过AR眼镜来搜刮对面应聘者的工做简历和公家号文章。那一阶段AR会影响生活中的方方面面，成为人的智力外挂。
手艺成为现实阶段的特征是光学展现计划已臻化境，通过AR眼镜能够看到一个全新的数字化的世界。好比看看球赛时能够看到放大的射门回放，参看帝国大厦时能够看到楼顶的金刚，食饭时会有食材产地和汗青的动画介绍。简而言之，只要戴上AR眼镜，你就会看到一个根植于现实的愈加绚烂的世界。
当然，要做到那一步，不只需要光学展现计划的成熟，也需要数字根底设备的建立。我们相信，以当前的光学展现计划迭代速度，那一天的到来不会很远。华映本钱继续存眷并看好AR/VR上游硬件和光学半导体的赛道潜力，欢送相关项目方与我们联络，共建将来。
墨色泼纸
空灵幽梦