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映维网Nweon
2024年10月23日

）显示技术专家近眼显示技术专家卡尔·古塔格（Karl Guttag）正继续分享关于Meta早前发布的AR眼镜Orion的分析。

延伸阅读

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显示专家Karl Guttag分享Meta Orion AR眼镜的分析报告


延伸阅读

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显示专家Karl Guttag分享Meta Orion眼镜的波导方案比较

第一篇关于Orion的波导，第二篇是Orion波导方案与Wave Optics/
Snap
和
Magic Leap
的比较。由于第二篇文章的特定结论和假设并不正确，得到网友提点后的古塔格另发一文进行了修正说明。下面是具体的整理：

更新

另一位有波导专业知识的读者认为（但像我的其他读者一样，没有直接知识），Snap Spectacles 5依然在使用在一侧有光栅的波导。第二个读者引用了“眼睛发光”的形状，特别是输入光栅的三角形。这位读者表示，在Snap Spectacles 5被动光捕获中可见的渐变可能是由于为了尝试提供更均匀输出而令柱栅变得更深。这位读者同时引用了在一侧制作光栅的更简单的过程。

第一位读者无法确定是不是，并且他是根据一些关于Snap Spectacles 5的内部传言推测。两位读者都没有声称对Spectacles有第一手的了解。

介绍

我上一篇博文的总体前提是，Meta Orion使用了与Snap （Wave Optics）类似的波导技术。然而，关于两侧都有衍射光栅的波导的特定评论和假设并不正确。

正如我常说，“很少有人会主动提供信息，但如果你错了，很多人会纠正你。”由于我对波导结构的直接知识有限，我通过电子邮件地址（newsinfo@kgontech.com）联系了文章中的读者。有一位设计波导的读者（不愿透露姓名）给出了回应。这位读者解释了Wave Optics 2D波导的工作原理，并提供了有关Meta Orion， Wave Optics（现在的Snap）， Magic Leap 2和Hololens 2 （HL2）中使用的波导结构的信息。

我想澄清的是，我远非波导专家（请参阅附录中我的背景），真正的专家可能会认为我对各种波导的描述可能只是泛泛其谈。我主要关注的是对比不同的方法，并根据我见过的一系列不同方法来评估最终的图像。例如，通常情况下，随着视场的增加，衍射波导的成像质量会下降。另外，采用更高折射率的波导衬底可以实现更宽的视场，并且对于给定的视场需要更少的TIR反弹，而这将提高图像质量。

根据读者提供的信息和进一步的研究，我在本文进行了更新。我将从前一篇文章中总结出一定的信息，这样本篇文章就可以独立存在，不需要不断地引用前文。

更多关于衍射光栅的介绍

《使用相对方向余弦图优化衍射波导中的光栅》

一文提供了更深入的解释和一系列非常棒的图表，展示了光如何通过各种波导设计传播，包括常见的平面三光栅（图6），更复杂的光栅结构（图7a和7b），以及具有二维光栅的波光学类型（图7c和7c）。

在上面的图表中，你会看到一系列带有红色圆圈的灰色环。图表显示了允许的视场。随着波导衬底折射率的增加，灰环的宽度和视场随之增加。

极简总结

我不会说我非常了解波导。然而，一个关键的基本规则是波导中的光必须360度转向。你会注意到图中所有的三角形和其中的角，它们的和是360度。对于单独的光栅（如在图7上面），角不必相等。对于Wave Optics和Snap Spectacles 4波导，构成光栅的柱子呈等边三角形排列，以提供两个60度旋转的光。

Meta Orion的波导两侧都有衍射光栅

Meta Orion除了使用碳化硅之外，根据我的经验，它同时设计有一个不同寻常的波导结构，在波导衬底的两侧有重叠的衍射光栅。我见过的大多数波导都有三个光栅，输入，扩展和输出，并且都仅分布在波导的一侧。然后我想起Wave Optics有一个类似的非寻常波导结构，而后面我想知道Magic Leap 2是如何获得宽视场，这使得我发现他们同样采取了类似的设计。

Orion在波导的两边都有重叠的颗粒，光线必须经过三个光栅转向以射出。在Orion波导中，两个大光栅同时作为扩展光栅和输出光栅。光首先由输入光栅（1020为红色，1022为绿色，1024为蓝色）转向。然后，大约一半的光由其中一个大重叠光栅转向至相反的重叠光栅，其中光再转向输出光栅。另一半光则由大光栅按相反的顺序转向。

上图12A中显示的另一个功能是“视差校正”，根据Meta首席技术官博斯沃思的说法，Orion并没有这一功能，但会在未来的版本中纳入。有趣的是，Magic Leap 2 （ML2）似乎已经实现了这种“视差校正”，而他们将其称之为“在线显示校准”。Magic Leaps SPIE AR/VR/MR 2022演示文稿中的下图显示，ML2具有2D扩展器。

Wave Optics（Snap）单侧二维衍射光栅（Spectacles 5可能两侧都有光栅）

关于波导“光栅”结构的本质，我的主要错误是对线性光栅的偏见，我对线性光栅更为熟悉。正如我所写，我之前没有研究过Wave Optics波导，我误以为Wave Optics使用的是一组类似于2D线性光栅的“柱”光栅。实际上，以等边三角形排列的柱子可以在两个方向表现得像一个线性光栅（见下图16中的绿线和红线）。

就“传统的”单平面三光栅而言，光必须由三个光栅“转向”。在这种情况下，光首先由输入光栅转向，然后由一条对角线上的有效光栅转向，然后再由另一条对角线上的有效光栅转向以实现输出。

《使用相对方向余弦图优化衍射波导中的光栅》

一文很好地解释了这一过程。

我还没有机会对Snap Spectacles 4或5进行深入评估。我确实有Wave Optics的Titan开发套件波导，而我认为它们在设计上是相似的（尽管相对于Spectacles 4旋转了90度）。Titan波导的颜色均匀性问题显示在右上方。看看Spectacles 5将如何改进会非常有趣。

Wave Optics在他们之前的设备中使用了单层“柱”，包括Snap Spectacles 4。然而，我的消息来源认为（我本人无法确定是否属实）Snap Spectacles 5可能会在波导两侧使用线性光栅，如图所示。下面的图3和图15B使它在设计上更接近Meta Orion。所以在某种程度上，上一篇文章可能是正确的