AR眼鏡正逐步成為下一代顯示與計(jì)算平臺(tái)的核心載體,甚至被視為智能手機(jī)的重要替代形態(tài)。其核心組件——顯示模組,由光機(jī)與光學(xué)融合鏡片兩部分構(gòu)成。經(jīng)過二十余年技術(shù)迭代,鏡片設(shè)計(jì)已趨于成熟,波導(dǎo)結(jié)構(gòu)成為主流。而在光機(jī)領(lǐng)域,LCOS與MicroLED技術(shù)成為行業(yè)焦點(diǎn)。
MicroLED憑借自發(fā)光特性、無機(jī)材料體系以及高亮度、高對(duì)比度等優(yōu)勢(shì),被業(yè)界視為"終極顯示方案"。但其量產(chǎn)面臨巨大挑戰(zhàn):全彩顯示需通過X-cube棱鏡實(shí)現(xiàn)像素級(jí)對(duì)準(zhǔn),工藝精度要求極高;單片三色集成方案則仍處于實(shí)驗(yàn)室階段。這種技術(shù)瓶頸導(dǎo)致meta等企業(yè)在新品中仍選擇成熟的LCOS光機(jī)。
LCOS技術(shù)的突破方向在于光源升級(jí)。傳統(tǒng)LED光源正被三色激光替代,這種組合在物理特性上形成完美互補(bǔ)。激光的窄光譜帶寬(可達(dá)0.1nm)使色域覆蓋超過BT.2020標(biāo)準(zhǔn)的90%,遠(yuǎn)超LCD的sRGB色域。其固定偏振態(tài)特性省去了偏振片損耗,能量利用率提升一倍。在投影領(lǐng)域,激光光源已推動(dòng)家用設(shè)備亮度突破3000ANSI流明,而LED方案僅能實(shí)現(xiàn)800ANSI流明。
從光學(xué)原理看,激光的相干性帶來獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。空間相干性使光束在長(zhǎng)距離傳輸后仍保持偏振特性,這對(duì)干涉測(cè)量等精密應(yīng)用至關(guān)重要。在顯示系統(tǒng)中,激光的小發(fā)散角(小于1°)大幅簡(jiǎn)化光學(xué)設(shè)計(jì),使系統(tǒng)體積縮小30%以上。這些特性使激光LCOS方案在AR眼鏡中展現(xiàn)出更高亮度、更純色域和更高對(duì)比度的潛力。
在調(diào)制器層面,LCOS與MicroLED形成鮮明對(duì)比。后者需要巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)將數(shù)百萬個(gè)微米級(jí)LED精準(zhǔn)排列,對(duì)準(zhǔn)精度需達(dá)亞微米級(jí)。而LCOS通過CMOS工藝一體成型像素電極,通過電壓控制液晶分子偏轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)灰度調(diào)制。這種差異使LCOS全彩量產(chǎn)難度顯著降低,其偏振轉(zhuǎn)換效率可達(dá)90%以上。
激光方案的普及仍面臨散斑挑戰(zhàn)。激光的高相干性導(dǎo)致粗糙表面反射時(shí)產(chǎn)生干涉條紋,影響成像質(zhì)量。光峰科技等企業(yè)通過特殊光學(xué)設(shè)計(jì),將散斑對(duì)比度降低至3%以下,達(dá)到人眼不可察覺水平。該公司開發(fā)的可調(diào)功率半導(dǎo)體激光器,能針對(duì)AR眼鏡需求實(shí)現(xiàn)從毫瓦級(jí)到瓦級(jí)的定制輸出。
在應(yīng)用場(chǎng)景方面,AR顯示對(duì)亮度的需求優(yōu)先于色域。戶外使用場(chǎng)景要求系統(tǒng)亮度超過2000cd/mm2,這正是激光LCOS方案的優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域。meta最新研究顯示,采用光子集成芯片替代傳統(tǒng)光路的激光LCOS系統(tǒng),體積可縮小40%,功耗降低35%。這種技術(shù)路徑已在高端影院投影市場(chǎng)得到驗(yàn)證,三激光方案占據(jù)80%以上市場(chǎng)份額。













