在過去的2022年里，AR概念風生水起。

    小米、華為、OPPO等大廠們陸續發布了其AR眼鏡，細紅線、致敬未知、奇點臨近等紛紛入局AR賽道，Nreal、Rokid、雷鳥、影目也紛紛熱賣其最新的C端產品。

    目前面向消費級市場的AR光學方案無非是Birdbath和光波導兩種。基于Birdbath的視場角較大，分辨率高，產品形態比較像墨鏡，主要用于觀影、游戲、辦公，出現了明確落地的消費級場景；基于光波導的產品形態更輕薄，但是視場角較小，且成本很高，目前主要用作信息提醒類的概念產品。因此，Birdbath方案成為了目前真正面向出貨的AR眼鏡廠商的首選。易觀分析發布的2022年三季度國內消費級AR眼鏡（電商）市場份額報告指出，Birdbath方案的AR眼鏡占據了87.5%的市場份額。然而，Birdbath方案的FoV普遍局限在50°左右，光學厚度介于15~20mm之間，距離消費者的理想形態還有一定的差距。

    另一方面，傳統VR廠商也在向AR方向靠攏，美國巨頭Meta剛剛推出了Meta Quest Pro，就主打了VR和AR相融合的混合現實體驗，稍早一些，字節跳動旗下的Pico也推出了具有彩色透視AR體驗的Pico 4。另據爆料，蘋果即將推出的第一代MR設備也擁有AR、VR兩個模式可以隨意切換。這些AR/VR雙模產品都有一個共同的特點，即采用了Pancake超薄VR光學實現纖薄的體積，同時采用攝像頭拍攝并在屏幕上實時顯示的方式實現視頻透視Video See-Through（VST）形式的AR體驗。而從本質上來說，Pancake+VST并不是真正的AR方案，只能說是一種過渡形態，業界仍然在期待真正的光學透過式Optical See-Through的方案能夠達到VR所需的100度以上視場角，從而實現基于OST的AR/VR雙模產品。

    基于上述情況，目前行業對下一代AR光學技術提出了一些明確的訴求：比如超過70°的視場角，最好能達到100°；更輕薄的眼鏡形態，小于10毫米以內的光學厚度；成本必須嚴格控制在消費級，最好能做到終端出貨2000元以內。

    在2023年1月最新CES上，我們看到一款全新的AR方案，給出了一些可能的答案。

混合波導AR光學

    先說參數：CES2023上展出的混合波導（Mixed Waveguide）AR光學分為A、B、C三種型號。其中A型視角為85°，厚度為9毫米；B型視角為56°，厚度為6毫米；C型視角為120°，厚度為10.5毫米。

    展會現場展示了三種型號的光學模組和整機參考設計。

除了視場角和光學厚度不同以外，三款產品采用了類似的光學架構，具有以下特點：

    畫質——混合波導AR光學的光源部分采用mirco-OLED屏幕，全彩顯示，分辨率為1920*1080，隨著micro-OLED分辨率的提升可同步提升。通過極高的MTF，可顯示高對比度、無雜光、色彩均衡、高亮度的圖像。光效可達25%。

    透過A方案光學模組拍攝的AR畫面

    外形——混合波導不需要光波導類似的光機，因而三款眼鏡都呈現為接近墨鏡形態的窄邊框外形，并沒有傳統光波導和Birdbath方案的左右或上方粗獷的邊框。

透視——透過鏡片觀看外界環境，畫面清晰、無虛影、無畸變，透過率最高可達65%。

    重量——樹脂雙目鏡片重量15g-20g，整機重量約60-80g。

    成本——采用業界成熟的注塑和鍍膜、膠合工藝，適合消費級量產，成本接近Birdbath。

    而從用戶最關心的視場角和厚度方面，我們發現，三款產品中，A和B方案明顯是瞄準birdbath的軟肋，而C方案則有可能讓目前炙手可熱的pancake+VST方案走下神壇。

    方案對比

Birdbath接棒者

    從參數對比圖可以看出，混合波導的A和B兩個方案，針對Birdbath目前存在的兩大主要問題（小視角，大體積）提出了優化方向。A方案將厚度降低到一半，但是FoV增加近一倍；B方案維持相同FoV，但厚度降低到約三分之一。

    A方案光學模組

    B方案光學模組

    據了解，現有的大部分使用Birdbath的眼鏡廠商，無非是因為衍射和幾何波導太貴且FoV很小，無奈之下，出于必須要拿出產品的壓力，只能持續使用Birdbath方案。混合波導此時出現，無疑是為很多廠商迭代下一代產品提供了明確的方向。

    “透明”的Pancake

    從C方案的定位來看，又有點像一個“透明的”Pancake。C方案（Crossfire）將模組厚度控制在10毫米左右，卻實現了VR產品都很難達到的120°的視場角。相當于用一套OST光學方案，就取代了目前業內普遍推崇的pancake+VST來實現大視角AR體驗。

    圖左：混合波導C方案透過鏡片實拍畫面

    圖右：混合波導C方案模組側面厚度

    CES現場還展示了C方案搭配液晶光閥（LCLV）實現AR和VR模式切換的原型機，真正將“一鍵切換AR/VR”變成了現實。

如何實現？

    混合波導并不屬于傳統光波導技術，它采用了原創的全新AR光學構型。不同于以衍射波導為代表的波導構型和以Birdbath為代表的反射式構型，混合波導采用了業界首創的偏振折返式AR構型。

    據了解，混合波導技術是一種多層復合結構的光學系統，由很多層不同的材料和疊層組成，其中還包括不同類型的偏振濾光器。混合波導實現了基于偏振的折疊光路設計，光線在折疊中實現了焦距的的折疊和模組厚度的壓縮。

    而不同于pancake的同軸折返式，混合波導采用的是基于波導全反射的傾斜光路折疊方式，因此可以在實現顯示光線折疊的同時，不影響外界光線的透過，因此可以實現光學透視的AR顯示效果。此外，混合波導還通過旁軸波導的線偏振的方式消除傳統pancake方案比較難纏的圓偏振鬼影問題。

    由于消除了光機（light Engine），而將整個折疊光路（包含鏡片）代替光機實現成像，因此該方案是沒有傳統波導的光機黑盒子的，可以實現產品形態窄邊框的效果。同時由于整體模組經過折疊后很薄，成像元器件（Combiner）距離人眼很近，因此可以獲得很大的FoV。

    Ant Reality Optics，認識全新的蟻視

    混合波導的發明者——蟻視，過去的英文名稱是AntVR，現正式更名為Ant Reality Optics。

    作為VR行業的十年老兵，蟻視2018年開始轉型專注大視角AR光學研發。

    2020年的CES，蟻視曾首次展示過混合波導AR光學原型機。

    此次在CES 2023，蟻視不但一次性拿出了三款成熟的的光學方案，還交出了一份令人側目的商業化答卷。據悉，已有多家國內外客戶簽約采購了蟻視混合波導專利技術方案，并將應用于最新一代AR產品中。

    曾經的蟻視，推出過多款VR終端產品，并有著不錯的出貨業績。未來我們將很難再看到蟻視品牌的終端產品，但Ant Reality Optics將有可能在幕后繼續發光發熱，出現在更多的AR產品的背后。

    混合波導AR光學方案合作，聯系：zheng@ant-reality.com