隨著巨頭的下場，資本的角逐和消費端的進一步正反饋，這兩年的AR賽道，在資本、技術和市場的共同催化下，得到快速嬗變，整個行業(yè)也差不多到了爆發(fā)的前夜。
誰搞出更輕薄更高清的AR眼鏡，誰就可能在這場盛宴里分得一杯羹。
而行業(yè)的核心瓶頸——光學顯示方案，它的路線之爭在今年也愈演愈烈。棱鏡、BirdBath、自由曲面等方案都曾被用到不同的產(chǎn)品實踐中。現(xiàn)在，圈內(nèi)討論得最多是光波導方案，尤其是一拖二設計，被眾多專家視為通往消費級AR未來的最具潛力之路。
一拖二設計，其實就是采用一個光機，然后由特殊設計的光柵結構將光機輸入的光一分為二，最后實現(xiàn)雙目顯示。
這個理念最早由衍射波導架構的發(fā)明人和奠基人之一Tapani博士在2006年的一份衍射波導專利中提出，但更接近工程實現(xiàn)的一拖二方案，則是Tapani Levola 與其 CTO Alex Jiang 博士在2021年發(fā)明。
（資料圖）
當時，他們推出了名為 “Lhasa（拉薩）” 的一拖二波導架構，并被應用在李未可騎行眼鏡等產(chǎn)品中，由此開始引發(fā)AR圈的關注。
那么，一拖二方案有哪些優(yōu)勢呢？
成本降低，讓AR硬件走向更高量級
在 AR 眼鏡的成本構成里，光學顯示系統(tǒng)占到40%左右，而光機則是較為昂貴的部件之一。傳統(tǒng)的方案通常采用兩個光機，等于左右眼各配備一套獨立光機系統(tǒng)（包括光源、調(diào)制芯片、驅(qū)動電路等），還要根據(jù)左右眼的不同（要模擬人眼自然觀察世界的方式：左眼和右眼看到的畫面存在約 6-6.5 厘米的基線差）呈現(xiàn)微視差的獨立圖像。雙光機方案，硬件成本一直居高不下，主要用于工業(yè)級、專業(yè)級 AR 設備。
（HoloLens 2 工業(yè)版）
一拖二方案僅使用一個光機，直接省去了一個光機，核心顯示單元數(shù)量幾乎減半，大幅降低了物料清單的成本。這不僅讓終端產(chǎn)品更具價格競爭力，更重要的意義在于，它為AR硬件走向更高量級，比如百萬級、千萬級出貨量掃清了最大的成本障礙，可以說是規(guī)?；占暗年P鍵推手。
（資料圖，來自光舟官網(wǎng)）
功耗下降，續(xù)航能力將得到增加
我們知道，功耗會直接決定了AR眼鏡的續(xù)航體驗。一拖二方案，只需要一個單光機就能工作，其功耗理論上遠低于兩個光機同時運行。此外，光機本身的光能量被高效地分給雙眼，能量利用率也更高。
續(xù)航一直是輕便AR產(chǎn)品的痛點之一，尤其是那些追求 “全天候 AR” 體驗的用戶。一拖二方案通過減少光機數(shù)量，有效降低了功耗，大大提升了設備的續(xù)航能力。
解放鏡腿，設計更加自由
傳統(tǒng)雙光機方案中，光機一般置在眼鏡兩邊的鏡腿，這樣很容易擠占了其他元器件的空間，比如攝像頭，一般的AR眼鏡也是把攝像頭放在這里，如果兩者都擠在鏡腿位置，則看起來非常的臃腫粗苯。一拖二方案允許將唯一的光機置于鏡框的中央（比如鼻托或橫梁處），徹底解放了兩側(cè)鏡腿的空間。
（資料圖）
這個那時候，設計師可以打造出更符合人體工學的平衡結構，或者將空間讓給其他元器件，甚至在未來實現(xiàn)與普通眼鏡無異的極致輕薄，極大地增加了工業(yè)設計的想象空間和解構自由度。同時，也讓AR眼鏡的形態(tài)更接近普通眼鏡了，整體減少了突兀感，提升了產(chǎn)品的美觀度與佩戴舒適度。
雙目融合實現(xiàn)更加自然
傳統(tǒng)的雙光機方案采用獨立光機驅(qū)動左右眼波導，理論上是可以通過分別校準實現(xiàn)精準匹配。但實際上會面臨兩大挑戰(zhàn)：一是光機硬件差異（如 Micro-LED 芯片亮度偏差、LCoS 面板響應速度不一致）可能導致左右眼亮度差超過 8%、時延差大于 1ms；二是雙光機布局需協(xié)調(diào)鼻梁兩側(cè)空間，光路長度偏差易引發(fā)幾何畸變（如水平方向放大率差異＞2%）。
這些問題，其實會加劇雙目融合的 “調(diào)節(jié)--輻輳沖突”，用戶在觀看近距離虛擬物體時（如1米內(nèi)的虛擬鍵盤），睫狀肌與眼球轉(zhuǎn)動的協(xié)調(diào)誤差可能增加30%。
一拖二方案通過單光機分光設計從源頭減少變量：同一光機發(fā)出的光線經(jīng)過對稱光柵分束后，左右眼圖像的時序同步誤差可控制在 0.1ms 以內(nèi)，遠低于雙光機方案的 0.5ms 典型值；亮度均勻性偏差通常＜5%，且避免了雙光機因溫度漂移（如工作 30 分鐘后光效差異擴大）導致的動態(tài)失衡。
這種 “同源性” 使雙目融合的校準復雜度降低 60%，尤其在顯示快速移動的虛擬內(nèi)容時（如 AR 導航中的箭頭指示），重影出現(xiàn)概率可從雙光機方案的 15% 降至 5% 以下。
也就是說，從技術實現(xiàn)上看，單一光機產(chǎn)生同一源圖像，通過對稱的光路傳輸給雙眼，從根本上保證了左右眼圖像在亮度、色彩、色溫、時延上的高度一致性。這極大地簡化了后期圖像調(diào)試和雙目融合的算法工作，避免了雙光機因個體差異帶來的微小偏差。最終呈現(xiàn)給用戶的，是視覺負擔更小、融合更自然、沉浸感更強的穩(wěn)定畫面，有效減輕了視覺疲勞。
基于這些優(yōu)勢，近年來，業(yè)界開始注意并使用一拖二方案，比如奇點臨近QIDI Vida 騎行運動眼鏡，做到了69g；Rokid公司推出的智能眼鏡Rokid Glasses，只有49g)。其中，Rokid Glasses最為大家熟悉，它通過單光機驅(qū)動雙目顯示，搭配單綠色 Micro - LED + 衍射光波導方案。
（Rokid Glasses資料圖）
得益于“一拖二”的光學設計，Rokid Glasses在保證單綠色AR顯示的同時，進一步降低了硬件成本，而且更輕更舒適了，49克的整機重量與普通太陽鏡重量相當，各項性能也表現(xiàn)得更加優(yōu)秀。
這款AR眼鏡去年11月發(fā)布，今年6月底上市，一推出就洛陽紙貴，上市才一個多月，Rokid的創(chuàng)始人、CEO祝銘明在采訪時表示，它的銷量已達30萬臺。
再回來談論“一拖二”方案，目前它的表現(xiàn)也不是百分百完美的，從體驗的角度，還是有不少BUG。
彩虹效應（Rainbow Effect）：業(yè)內(nèi)又稱彩虹紋，由于采用衍射光波導技術，在特定條件下，光線經(jīng)過光柵衍射后容易產(chǎn)生色散，從而在畫面中出現(xiàn)彩虹般的條紋，用戶可能會觀察到短暫的、類似彩虹的雜光。這一現(xiàn)象會干擾用戶的視覺體驗，尤其在顯示純色背景或高對比度畫面時更為明顯，影響了圖像的清晰度與純凈度。
（資料圖）
漏光問題（Light Leakage）： 我們知道，精密的分光系統(tǒng)要求非常高，如果在設計層面不夠精細，或者制造工藝層面稍有差錯，就可能導致光路串擾。有時候會出現(xiàn)本該進入右眼的光漏到了左眼，或者反過來，本該進入左眼的光光漏到了右眼。這樣既早就了能量損失，還會產(chǎn)生鬼影，降低圖像對比度，影響了用戶的體驗。
（資料圖）
3D顯示問題：3D體驗并不是AR眼鏡的核心體驗，但如果能做到，肯定更好。一拖二方案經(jīng)常被問怎么看3D的問題。我們知道，要想實現(xiàn)高質(zhì)量的 3D 顯示，核心是解決左右眼圖像的視差與深度信息，以此來模擬人眼在真實世界中感知立體視覺的效果。然而，一拖二方案由于自身特殊的架構設計，在調(diào)節(jié)雙目合像會聚角時困難重重。
傳統(tǒng)的一拖二方案中，一般情況下是忽略掉3D顯示問題的，因為只有一個光機的情況下，很難做到左右眼顯示不同的畫面，因此無法實現(xiàn)3D顯示。在光舟的專利中，其實有提到用液晶快門來讓左右眼實現(xiàn)不同的畫面。這需要一套精妙的光學與信號控制協(xié)同機制，通過內(nèi)部的圖像處理器輸入 3D 內(nèi)容源，按照左右眼視角拆分成兩組獨立的畫面序列，然后將這些畫面序列在時間維度上嚴格交替排列，接著以高刷新率進行輸出。但這樣會犧牲一定的光效，并容易引發(fā)液晶的工作穩(wěn)定性問題，實際看到的3D效果可能不會那么完美。
眼鏡中間向后突出問題：這是一個結構性問題，我們知道，一拖二方案僅使用一個光機，且需要通過特殊的光學結構將光線分別導向左右眼的波導，光機及配套的光學元件往往需要集中布置在眼鏡的中間位置。從空間布局來看，單個光機本身具有一定的體積的，再加上用于光線分光、轉(zhuǎn)向的棱鏡、光柵等組件，這些部件疊加在一起，必然會占據(jù)眼鏡中間區(qū)域的不少空間。
（資料圖）
因此使用了一拖二方案的AR眼鏡，目前來看，結構上可能會讓眼鏡中間部位不得不向后凸起。這就造成一個問題，向后突出部分與鼻梁帖得太近，可能造成一定的灼熱感，另外，從用戶體驗的角度，該突出點會造成部分用戶的佩戴心理壓迫感，影響用戶的使用。
光柵耦入效率問題：一拖二方案下，耦入?yún)^(qū)通常只能采用直光柵耦入方式，目前這種方式在結構設計上存在一定的局限性，容易導致其效率的上限相對較低。直光柵的光柵周期、占空比等參數(shù)設計，很難同時兼顧不同角度、不同波長光線的高效耦合。
當光線從光機射出，到達直光柵耦入?yún)^(qū)時，部分光線會因角度不匹配、波長不符合光柵衍射條件等原因，無法順利進入波導，而是發(fā)生反射或散射，造成光能量的損失。這個也是一拖二方案目前需要亟待解決的問題。
雙目合像問題：左右眼視線在虛擬物體上的交匯角度，會直接影響用戶對虛擬物體距離感和立體感的感知。一拖二方案中，想要實現(xiàn)雙目合像會聚角的精準調(diào)控，目前業(yè)內(nèi)還面臨著不小的挑戰(zhàn)。
光舟的Lhasa波導通過特殊的光柵設計，雖然實現(xiàn)了會聚角，但可能帶來調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）劣化的隱患，這樣會使得顯示圖像的細節(jié)丟失、邊緣模糊，嚴重影響 AR 顯示畫面的質(zhì)量。目前來看，光舟的這種方案大概率也只能用在單色顯示上，在全彩顯示里可能很難實現(xiàn)。因此，未來的一拖二方案還需要在該問題上做好新迭代。
兩個鏡片之間的夾角問題：前面提到，傳統(tǒng)的一拖二方案中，會要求從中央光機到兩側(cè)波導的光路盡可能對稱且短，因此在設計上會要求兩鏡片的夾角接近180度。這這與普通人臉的曲面結構是存在矛盾的。
（資料圖）
未來有沒有可能，在不犧牲光學性能的前提下，有沒有可能形成一定的弧度？讓光路更好地“擁抱”人臉曲面？讓體驗更加完美？
我個人是持很大信心的。從李未可騎行眼鏡的落地推出，到現(xiàn)在不過五年，一拖二方案似乎越來越被大家接受，而且得到了市場的快速驗證和正反饋，迭代得也非?？臁，F(xiàn)在看到的一些BUG，會得到修復完善。
今年的景況，大家在業(yè)內(nèi)應該能感同身受。消費端的正反饋，加速了巨頭的入局，互聯(lián)網(wǎng)巨頭帶來了更大的市場普及率，光學巨頭則利用自身的光學能力，帶來更優(yōu)解。兩者的支撐下，行業(yè)很快就進入一個良性的正循環(huán)，我們期待的AR時代，也越來越近了。
即將（9月10至12日）在深圳國際會展中心舉行的CIOE中國光博會，是光電產(chǎn)業(yè)的“風向標”。我注意到，對于這次盛會，大家今年尤其關注AR光學顯示方案領域的話題。
AR作為最有想象力的科技發(fā)展方向，經(jīng)歷了過去大大小小無數(shù)次的行業(yè)起伏，如今來到了爆發(fā)前夜。它將往何處去，其實是由技術的發(fā)展和設計方案決定的。就像當年的手機行業(yè)，技術到位了，喬布斯臨門一腳，用“觸屏”把行業(yè)推到了所謂的Iphone 時刻。
如今的AR產(chǎn)業(yè)，也可能面臨這么一個關鍵節(jié)點。AR 行業(yè)要突破當前的發(fā)展瓶頸，在消費級市場取得新的可能，技術的迭代與更優(yōu)的方案設計至關重要。一拖二方案以其在成本、功耗、設計和雙目融合等方面的顯著優(yōu)勢，展現(xiàn)出了巨大的潛力。盡管目前還存在一些缺點，但隨著技術的不斷進步，尤其是光學巨頭的入局，有望逐步攻克這些難題。
