Birdbath方案為何被淘汰？AR眼鏡光學(xué)方案的進(jìn)化史

在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）眼鏡的發(fā)展歷程中，光學(xué)方案一直是技術(shù)突破的核心。從早期的 Birdbath 方案，到如今的光波導(dǎo)技術(shù)，AR 眼鏡的光學(xué)方案經(jīng)歷了多次迭代。本文將帶你走進(jìn) AR 眼鏡光學(xué)方案的進(jìn)化史，探討 Birdbath 方案為何逐漸被淘汰，以及光波導(dǎo)技術(shù)為何成為主流。

一、Birdbath 方案：曾經(jīng)的主流選擇

（一）Birdbath 方案的原理

Birdbath 方案是一種基于幾何光學(xué)的顯示方案，其核心是利用一個(gè)半透明的反射鏡（通常是一個(gè)傾斜的半反半透鏡）將微型顯示器（如 OLED 或 LCD）的圖像反射到用戶的眼睛中。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟，成本相對(duì)較低，能夠?qū)崿F(xiàn)較大的視場(chǎng)角（FOV）和較高的成像質(zhì)量。

（二）Birdbath 方案的局限性

1. 體積大：由于需要較大的反射鏡和一定的光學(xué)路徑，Birdbath 方案的 AR 眼鏡通常體積較大，佩戴體驗(yàn)不佳。例如，早期的 HoloLens 采用類似原理，設(shè)備體積較大，長(zhǎng)時(shí)間佩戴容易引起疲勞。

2. 光損嚴(yán)重：半反半透鏡在反射和透射過程中會(huì)損失大量光線，導(dǎo)致顯示亮度不足，影響用戶體驗(yàn)。尤其是在強(qiáng)光環(huán)境下，顯示效果會(huì)大打折扣。

3. 美觀度不足：由于光學(xué)元件的布局限制，Birdbath 方案的 AR 眼鏡外觀通常較為笨重，難以與時(shí)尚眼鏡設(shè)計(jì)相結(jié)合，限制了其在消費(fèi)市場(chǎng)的推廣。

二、光波導(dǎo)技術(shù)的崛起

（一）光波導(dǎo)技術(shù)的原理

光波導(dǎo)技術(shù)是一種利用光的全反射原理在透明介質(zhì)中傳輸光線的光學(xué)方案。常見的光波導(dǎo)技術(shù)包括表面浮雕光柵光波導(dǎo)和體全息光柵光波導(dǎo)。這種技術(shù)通過在透明基底上刻蝕或記錄光學(xué)結(jié)構(gòu)，將光線引導(dǎo)至用戶的眼睛，實(shí)現(xiàn)虛擬圖像與現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的融合。

（二）光波導(dǎo)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

1. 輕薄設(shè)計(jì)：光波導(dǎo)技術(shù)可以將光學(xué)元件集成在薄薄的透明基底中，大大減少了 AR 眼鏡的體積和重量。例如，Rokid Glasses 采用光波導(dǎo)技術(shù)，重量?jī)H為 40 克左右，佩戴體驗(yàn)大幅提升。

2. 高透明度：光波導(dǎo)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)較高的透明度，用戶在佩戴時(shí)幾乎感覺不到光學(xué)元件的存在，視覺效果更加自然。這使得 AR 眼鏡可以更好地融入日常生活場(chǎng)景。

3. 量產(chǎn)前景好：隨著技術(shù)的成熟，光波導(dǎo)技術(shù)的量產(chǎn)成本逐漸降低，生產(chǎn)效率提高。目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有部分企業(yè)實(shí)現(xiàn)了表面浮雕光柵光波導(dǎo)的量產(chǎn)，為 AR 眼鏡的普及奠定了基礎(chǔ)。

三、Birdbath 方案被淘汰的原因

（一）技術(shù)迭代的必然趨勢(shì)

隨著 AR 眼鏡技術(shù)的不斷發(fā)展，用戶對(duì)設(shè)備的輕薄化、便攜性和舒適性提出了更高要求。Birdbath 方案由于其固有的體積大、光損嚴(yán)重等問題，逐漸無法滿足市場(chǎng)需求。相比之下，光波導(dǎo)技術(shù)在這些方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，成為技術(shù)迭代的必然選擇。

（二）消費(fèi)市場(chǎng)的推動(dòng)

在消費(fèi)市場(chǎng)，用戶對(duì) AR 眼鏡的外觀設(shè)計(jì)和佩戴體驗(yàn)極為關(guān)注。Birdbath 方案的笨重外觀和較差的佩戴體驗(yàn)限制了其在消費(fèi)市場(chǎng)的推廣。而光波導(dǎo)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)輕薄、時(shí)尚的設(shè)計(jì)，更容易被消費(fèi)者接受，從而推動(dòng)了光波導(dǎo)技術(shù)在消費(fèi)市場(chǎng)的廣泛應(yīng)用。

（三）產(chǎn)業(yè)鏈的完善

光波導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展離不開產(chǎn)業(yè)鏈的支持。近年來，國(guó)內(nèi)光學(xué)廠商在光波導(dǎo)技術(shù)的研發(fā)和生產(chǎn)方面取得了顯著進(jìn)展，推動(dòng)了光波導(dǎo)技術(shù)的量產(chǎn)和成本降低。例如，歌爾股份等企業(yè)在光波導(dǎo)模組的生產(chǎn)上積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，為 AR 眼鏡廠商提供了可靠的供應(yīng)鏈支持。

四、未來展望

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，AR 眼鏡的光學(xué)方案將繼續(xù)朝著更高性能、更輕薄、更美觀的方向發(fā)展。光波導(dǎo)技術(shù)作為當(dāng)前的主流方案，仍需在成本控制、顯示效果和量產(chǎn)能力等方面進(jìn)一步優(yōu)化。同時(shí)，新的光學(xué)技術(shù)如全息光波導(dǎo)、量子點(diǎn)顯示等也在不斷涌現(xiàn)，有望為 AR 眼鏡帶來更多的可能性。

總之，Birdbath 方案的淘汰是技術(shù)迭代和市場(chǎng)需求共同作用的結(jié)果。光波導(dǎo)技術(shù)憑借其輕薄、高透明度和良好的量產(chǎn)前景，逐漸成為 AR 眼鏡的主流光學(xué)方案。未來，隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和產(chǎn)業(yè)鏈的完善，AR 眼鏡將迎來更廣闊的應(yīng)用前景。

AI/AR 智能眼鏡系列文章：

第一篇：AI眼鏡的“大腦”：SoC芯片如何讓智能眼鏡又輕又快？

第二篇：從藍(lán)牙到XR芯片：AI眼鏡的4種計(jì)算方案如何分工？

第三篇：Micro-OLED vs. Micro-LED：AI眼鏡的屏幕技術(shù)之爭(zhēng)

第四篇：光波導(dǎo)如何“折疊”光線？揭秘AR眼鏡的透明魔法

第五篇：Birdbath方案為何被淘汰？AR眼鏡光學(xué)方案的進(jìn)化史