vcsel|3D光学传感器行业研究宝典(12)



HoloLens相比以往任何设备的强大之处,在于其能够实现对现实世界的深度感知并进行三维建模。HoloLens拥有一组四个环境感知摄像头和一个深度摄像头,环境摄像头获得周围图像RBG信息,深度摄像头则利用TOF技术获得视觉空间深度图(Depth Map)并以此重建三维场景、实现手势识别。

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除了3D摄像模块,就是最关键的光学成像模块。目前来看,HoloLens配备两块光导透明全息透镜,虚拟内容采用LCoS(硅基液晶)投影技术,从前方微型投影仪投射至光导透镜后进入人眼。

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LCOS(液晶覆硅技术)是小型化AR头显的关键技术之一。三片式的LCOS成像系统,首先将投影光源发出的白色光线,通过分光系统系统分成红绿蓝三原色的光线,然后,每一个原色光线照射到一块反射式的LCOS芯片上,系统通过控制LCOS面板上液晶分子的状态来改变该块芯片每个像素点反射光线的强弱,最后经过LCOS反射的光线通过必要的光学折射汇聚成一束光线,经过投影机镜头照射到屏幕上,形成彩色的图像。在Hololens中,靠近鼻梁处的两处发光点就是LCoS微型投影仪所在处。目前在投影光源上主要有LED和激光两种方案,由于激光在光束质量、亮度、功耗和使用寿命上无可比拟的优越性,我们认为其将是未来的发展方向。

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另一款主流AR产品Meta同样采用了基于TOF的3D摄像头技术以及利用基于半反半透镜的投影技术进行成像。

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Meta的3 摄像头模块由一对高清摄像头和一个红外探测器组成,利用TOF技术获取图像深度信息,能够实现势识别、QR码(二维码的一种)跟踪、特征跟踪、惯性测量单元等核心功能。
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Meta的成像方式则是基于半反半透镜的投影技术,造型极其紧凑的投影仪藏在镜框内,左右各有一个。由LED光源将半透式LCD上的影像投射到半反半透膜上,然后发射进人眼进行成像,从而提供立体视觉。

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以色列Lumus的AR眼镜也采用了微型投影技术,成像关键部件由微型投影仪、光导元件(LOE)和反射波导组成。植入眼镜的微型投影仪(例如激光投影)将图像画面进行投放,通过光导元件、反射波导形成全反射。

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微投成像和3D摄像是未来AR产业两大核心技术,以VCSEL为代表的半导体激光器件将成为AR光学技术的最基础部件,引领消费电子光学时代到来!

随着投影显示技术的发展,对投影系统的亮度、解析度、色彩丰富性的要求将会越来越高,光源作为投影系统的重要部件,其发光特性将直接决定投影系统质量。激光光束色度、照度高度均匀,具有亮度高、单色性好、波长固定等传统光源无可比拟的优势,未来取代LED成为微型投影模块、投影仪、投影电视等设备光源将是大概率事件。

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