蘋(píng)果推出期盼已久的MR設(shè)備“Vision Pro”,讓大家對(duì)于AR設(shè)備的想像和應(yīng)用更清晰,從官方照看,Vision Pro外型雖不像VR設(shè)備笨重,但距離理想中的AR眼鏡仍有一段路。
蘋(píng)果Vision Pro采用Micro OLED技術(shù),透過(guò)外側(cè)屏幕能顯示出表情狀況,業(yè)界也期待隨著AR 技術(shù)繼續(xù)發(fā)展,能從Micro OLED過(guò)渡到同樣身為次世代顯示技術(shù)的Micro LED,使AR設(shè)備實(shí)現(xiàn)輕薄化、眼鏡化
自2021年到現(xiàn)在,全世界已有超過(guò)10個(gè)品牌廠商推出Micro LED穿透式AR智慧眼鏡概念機(jī)。TrendForce預(yù)估,至2026年Micro LED穿透式AR智慧眼鏡芯片產(chǎn)值約為3,830萬(wàn)美元,2023~2026年Micro LED芯片的年復(fù)合成長(zhǎng)率約704%。
雖然許多AR設(shè)備都有擴(kuò)增實(shí)境(AR)功能,但如同蘋(píng)果Vision Pro一樣,最終外貌并非庫(kù)克理想中的樣子。了解開(kāi)發(fā)過(guò)程的知情人士透露,這款產(chǎn)品其實(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離庫(kù)克最初設(shè)想,蘋(píng)果當(dāng)初想設(shè)計(jì)不顯眼且能每天配戴的設(shè)備,但現(xiàn)在變成類(lèi)似滑雪鏡,且需要單獨(dú)的電池組。
目前AR功能產(chǎn)品嚴(yán)格來(lái)說(shuō)大都采用影像透視(Video See-Through,VST)技術(shù),即相機(jī)捕捉真實(shí)世界場(chǎng)景,再透過(guò)運(yùn)算、電腦圖像技術(shù)結(jié)合,呈現(xiàn)于不透明顯示器上。
理想上是光學(xué)透視(Optical See-Through,OST)技術(shù),用戶透過(guò)眼前的半透明光學(xué)合成器看到真實(shí)世界,搭配投影投射到用戶眼睛,結(jié)合真實(shí)世界和虛擬世界。
研調(diào)機(jī)構(gòu)TrendForce透露,理想中的穿透式智慧眼鏡必須符合三大條件:首先,為了盡可能減輕眼鏡的穿戴負(fù)擔(dān),顯示光引擎(又稱“光機(jī)”,Light Engine)尺寸大小約在1吋以下;其次是內(nèi)容辨識(shí)度要求方面,顯示器亮度規(guī)格至少要達(dá)到4,000 nits 以上,確保不受天氣或場(chǎng)地等外在環(huán)境影響;最后是解析度至少須達(dá)3,000 PPI 以上,讓投影放大畫(huà)面清晰。
業(yè)界人士表示,穿透式AR眼鏡主要場(chǎng)景可能是戶外與行進(jìn)中,必須考量一般戶外天氣甚至晴天的亮度,加上目前光波導(dǎo)(Waveguide)鏡片效率很低,約介于0.1-1%,光損失非常大,所以需要很強(qiáng)的光來(lái)通過(guò)光波導(dǎo)鏡片,才能顯示在顯示器上。一般來(lái)說(shuō),AR顯示器亮度必須超過(guò)100萬(wàn)、甚至1,000萬(wàn)nits才行。
被動(dòng)式微顯示技術(shù)包括LCD、LCOS(Liquid Crystal on Silicon,硅基液晶)和DLP(Digital Light Processing)技術(shù)(表格左3項(xiàng)),須以RGB LED或RGB激光作為光源,目前技術(shù)較成熟,缺點(diǎn)是光引擎尺寸(Light Engine Size)較其他技術(shù)大。
主動(dòng)式微顯示技術(shù)包括Micro OLED和Micro LED(表格右2 項(xiàng)),Micro OLED擁有自發(fā)光等特性,但易受限于亮度問(wèn)題;Micro LED在對(duì)比度、壽命、省電等規(guī)格表現(xiàn)上優(yōu)于Micro OLED,但因?yàn)镽GB整合難度大,應(yīng)用在AR眼鏡仍有許多挑戰(zhàn)。
蘋(píng)果Vision Pro采用Micro OLED技術(shù),但因有機(jī)材料發(fā)光特性,亮度表現(xiàn)上仍輸給Micro LED、LBS、LCOS和DLP(Digital Light Processing)。
即使Micro OLED廠商持續(xù)提升亮度,如透過(guò)不同光層來(lái)發(fā)光、調(diào)整Pattern、采用磷光材料等方式,但調(diào)高亮度的同時(shí)仍使有機(jī)材料壽命減少,可說(shuō)是天生硬傷。而在亮度表現(xiàn)上,則以LBS、Micro LED表現(xiàn)最好。
Micro OLED技術(shù)仍以SONY為主要供應(yīng)商,由于投入時(shí)間較長(zhǎng),更具技術(shù)優(yōu)勢(shì),但據(jù)最新消息,韓廠LGD(LG Display)已加入蘋(píng)果Vision Pro Micro OLED供應(yīng)鏈,打破SONY獨(dú)供局面,這有助增加蘋(píng)果Vision Pro產(chǎn)量、使成本下滑。
不管是PPI、亮度、對(duì)比度、光引擎尺寸,Micro LED皆拿下五顆星,但技術(shù)成熟度是一大問(wèn)題。Micro LED AR眼鏡因全彩化技術(shù)瓶頸,目前仍以單色顯示為主,主要是信息提示、導(dǎo)航、翻譯以及提詞器等基本的顯示信息功能。
此外,高解析度勢(shì)必需要進(jìn)行芯片微縮,Micro LED尺寸需要縮小至5μm,這時(shí)磊晶制程會(huì)因波長(zhǎng)均勻性問(wèn)題而影響良率,同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)紅光芯片的外部量子效率(EQE)問(wèn)題。但中長(zhǎng)期來(lái)看,Micro LED仍是絕佳選擇。
LCOS是AR終端常用的顯示技術(shù),成本低、色域廣,由于是反射式技術(shù),光利用率可提高至40%,即產(chǎn)生較高的亮度,并隨著半導(dǎo)體制程的微細(xì)化,逐步提高解析度;缺點(diǎn)是對(duì)比度低,且通常必須搭配“偏振分光器”(Polarizing Beam Splitter,PBS),限制了整體光引擎的小型化過(guò)程。
LBS技術(shù)原理是以RGB激光作為光源,經(jīng)由光學(xué)元件校準(zhǔn)以及合束后搭配搭配MEMS進(jìn)行掃描成像,耦合進(jìn)入光波導(dǎo)。光波導(dǎo)如同一般眼鏡的鏡片,影像會(huì)在光波導(dǎo)里面?zhèn)鬟f,然后最終投射進(jìn)使用者的眼睛。
LBS優(yōu)勢(shì)包括亮度高、低功耗、色純度高、高對(duì)比等,但雷射可能導(dǎo)致光斑(Speckle)現(xiàn)象。目前歐司朗(Ams OSRAM)開(kāi)發(fā)一款適用于LBS技術(shù)的RGB整合式激光搭配MEMS方案,可將整個(gè)光引擎體積縮小到1cc以下,有助于消費(fèi)類(lèi)AR眼鏡開(kāi)發(fā)。
根據(jù)歐司朗系統(tǒng)方案工程經(jīng)理的說(shuō)法,基于ams OSRAM的三合一RGB激光(VEGALAS RGB)設(shè)計(jì)的光引擎可將尺寸進(jìn)一步縮小至0.7cc。值得注意的是,由于這顆激光尚未整合光束整形光學(xué),所以光束校準(zhǔn)和合束需要在封裝外實(shí)現(xiàn)。
JBD首席運(yùn)營(yíng)官徐慧文曾說(shuō)過(guò),要實(shí)現(xiàn)AR眼鏡輕量化,最關(guān)鍵的是光引擎尺寸,“光引擎尺寸達(dá)1cc,才能使眼鏡變成接近正常眼鏡的型態(tài)”,而光引擎尺寸必須小于1cc,也成為業(yè)界共識(shí)。全彩光引擎若能達(dá)到小于1cc這個(gè)目標(biāo),目前只有LBS、Micro OLED與Micro LED這三種技術(shù)有機(jī)會(huì)達(dá)成。
其中,Micro LED在像素尺寸、發(fā)光效率、亮度等特性,都比Micro OLED還好,規(guī)格看是最適合AR眼鏡的應(yīng)用,也是光引擎的首選;但現(xiàn)狀只能是單一綠光顏色,Micro OLED則可以到全彩,在AR/VR設(shè)備中較占優(yōu)勢(shì)。