Coherent 制造出幾個(gè)關(guān)鍵 AR 顯示元件，并積極致力于提升相關(guān)技術(shù)。

虛擬實(shí)境（VR）和擴(kuò)增實(shí)境（AR）在過(guò)去幾年中受到了媒體的廣泛關(guān)注。這些技術(shù)在包括游戲、醫(yī)療保健、培訓(xùn)、工程、建筑、室內(nèi)設(shè)計(jì)、旅游、國(guó)防，甚至產(chǎn)品營(yíng)銷在內(nèi)的眾多應(yīng)用領(lǐng)域得到廣泛采用。但時(shí)至今日，VR/AR 仍未對(duì)大多數(shù)人的生活產(chǎn)生重大影響。

造成這種情況的兩個(gè)主要原因是 VR/AR 穿戴裝置的質(zhì)量和成本。具體來(lái)說(shuō)，質(zhì)量涉及圖像 亮度、分辨率、視野以及速度和功耗這樣的電子特性等因素。此外，穿戴裝置尺寸、重量和電池壽命等實(shí)際考慮因素也很重要。成本意味著需要將穿戴裝置價(jià)格降低到足以讓大多數(shù)消費(fèi)者都有能力購(gòu)買。

AR 面臨的挑戰(zhàn)

要推動(dòng)這些方面的改進(jìn)，還有許多技術(shù)障礙需要克服。與VR穿戴裝置相比，AR面臨的這些挑戰(zhàn)通常更大。為此，讓我們首先回顧一下這些術(shù)語(yǔ)的具體含義。下表中總結(jié)了這些定義：

VR和MR 穿戴裝置的一個(gè)關(guān)鍵特征是可以直接觀看顯示屏。也就是說(shuō)，它們就在觀看者眼前。這使得能夠使用類似于顯微鏡、雙筒望遠(yuǎn)鏡和測(cè)距儀等儀器中使用的相對(duì)簡(jiǎn)單、傳統(tǒng)的觀察光學(xué)元件。盡管VR光學(xué)系統(tǒng)在尺寸上減小了很多。

相比之下，AR目鏡中的顯示屏不在用戶的視野中，因此需要復(fù)雜的光學(xué)器件將光線重新導(dǎo) 向使用者的眼睛。顯示輸出必須與佩戴者對(duì)環(huán)境的直接觀察相結(jié)合，以使虛擬物體看起來(lái)像是在現(xiàn)實(shí)世界中一樣。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的光學(xué)器件（通常是分束器或波導(dǎo)）比VR穿戴裝置鏡頭復(fù)雜和精密得多。

此外，計(jì)算機(jī)生成的圖像必須在真實(shí)世界檢視中以正確的位置、距離和方向呈現(xiàn)。這需要穿戴裝置持續(xù)追蹤用戶的頭部和身體運(yùn)動(dòng)，并確定真實(shí)環(huán)境中物體的大小、位置和方向。雖然大多數(shù)VR穿戴裝置還包含一些頭部和身體運(yùn)動(dòng)追蹤功能，但AR對(duì)此的要求通常更為嚴(yán)苛。

Coherent制定了清晰的AR未來(lái)發(fā)展計(jì)劃

Coherent一直在積極參與開(kāi)發(fā)能夠解決AR系統(tǒng)的這些問(wèn)題基于光子學(xué)的解決方案。我們主要關(guān)注AR穿戴裝置的三個(gè)功能元素：顯示投影儀（或光引擎）、光合路器和光傳感器 。

1、顯示引擎

大多數(shù)AR穿戴裝置都使用MicroLED 或激光光束掃描光引擎。Coherent在為 MicroLED 生產(chǎn)提供關(guān)鍵技術(shù)方面享有盛譽(yù)。具體而言，Coherent采用激光剝離（LLO）技術(shù)，將MicroLED與藍(lán)寶石生長(zhǎng)芯片進(jìn)行分離。有時(shí)在采用LLO之后，還通過(guò)我們的UVtransfer（也執(zhí)行LLO和像素修復(fù)/修剪）實(shí)施激光誘導(dǎo)前向轉(zhuǎn)移（巨量轉(zhuǎn)移LIFT）技術(shù)。

Coherent 在制造用于顯示投影儀的一些微型光學(xué)元件方面也擁有廣泛的專業(yè)知識(shí)。其中最有趣的一個(gè)元件是用于準(zhǔn)直的“超表面”微陣列透鏡。

超表面透鏡利用奈米結(jié)構(gòu)來(lái)改變?nèi)肷涔獠ā＿@些功能的制造精度很高，并且滿足MicroLED 陣列上的嚴(yán)格公差要求，能夠?qū)?lái)自各個(gè)發(fā)射器的光進(jìn)行校準(zhǔn)。超透鏡扁平且非常薄，可以無(wú)縫匯集到顯示引擎模塊中。

一個(gè)額外的好處是可以使用光刻或其他晶圓級(jí)技術(shù)制造超透鏡。這意味著可以經(jīng)濟(jì)地大量生產(chǎn)它們。因此，這項(xiàng)技術(shù)非常符合AR目鏡的制造要求。

Coherent還為光引擎提供其他光學(xué)元件。其中包括用于激光光束掃描器（LBS）的 RGB 組合器或用于LCOS顯示器的薄膜偏振器，以及可應(yīng)用于各種類型玻璃或整合到幾乎任何光學(xué)元件的光學(xué)疊層中的各種光學(xué)鍍膜。

2、光合束器

收集影像輸出并重定向它，使其看起來(lái)與佩戴者直接看到的周圍環(huán)境重疊，這可能是AR穿戴裝置設(shè)計(jì)中面臨的最大光子挑戰(zhàn)。不同的團(tuán)體目前正在開(kāi)發(fā)許多高度創(chuàng)新的設(shè)計(jì)理念來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。同樣，Coherent還提供制造一些設(shè)備的技術(shù)，以及實(shí)際設(shè)備的元件。

在許多穿戴裝置中，目鏡鏡頭都采用波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。它們能夠?qū)?lái)自顯示器（位于框架中）的光引導(dǎo)至使用者的眼睛。波導(dǎo)在顯示引擎附近有輸入耦合器，在透鏡中心有輸出耦合器。這些輸出耦合器以表面起伏光柵（SLG或全息光學(xué)元件（HOE）的形式加以呈現(xiàn)。

使用雷射在光聚合物中記錄 HOE。具體來(lái)說(shuō)，此過(guò)程使用三個(gè)激光源（紅色、綠色和藍(lán)色）來(lái)完成。與其他形式的全息攝影術(shù)一樣，用于此技術(shù)的激光源必須是單頻、具有較長(zhǎng)的相干長(zhǎng)度、工作穩(wěn)定性高，并且最好輸出高功率（以盡量減少曝光時(shí)間）。Coherent Genesis和Verdi激光具有這些特性，使其成為記錄HOE的理想選擇。

Coherent還可以制造多種不同的光束組合器元件，包括透鏡材料。一些領(lǐng)先的 AR公司正在探索將光學(xué)晶體用于鏡頭，以替代玻璃。晶體材料的折射率可以達(dá)到2.3或更高。這擴(kuò)大了視野，并能夠通過(guò)單個(gè)波導(dǎo)傳輸三種顏色，而不是使用玻璃時(shí)需要的兩層或三層波導(dǎo)。這有助于減輕AR目鏡的重量，讓用戶體驗(yàn)更加身臨其境。

3、光傳感器

Coherent一直是生產(chǎn)基于激光的深度感測(cè)或3D傳感器元件和模塊的領(lǐng)先制造商之一。具體來(lái)說(shuō)，我們的大功率 VCSEL 光源（單發(fā)射器和陣列）廣泛用于受歡迎的智能型手機(jī)。這些光源包括用于飛行時(shí)間（TOF）或光深度感測(cè)模塊的陣列。此外，我們還可以將我們的VCSEL陣列與我們的衍射或超表面元件配對(duì)，以產(chǎn)生均勻的泛光照明或點(diǎn)圖案。我們還設(shè)計(jì)和制造激光驅(qū)動(dòng)IC，并且可以將這些元件整合到超緊湊模塊中。我們的光子學(xué)專家明白,在AR應(yīng)用的3D感測(cè)方面，小尺寸和低功耗是關(guān)鍵指標(biāo)。

AR和VR穿戴裝置的定位將成為下一個(gè)主要的消費(fèi)性電子裝置和互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

Coherent擁有非常適合制造AR目鏡基于光子學(xué)的技術(shù)產(chǎn)品群組。這使我們能夠支援該領(lǐng)域的創(chuàng)新（特別是在提供制造工具和元件方面），讓超緊湊、低功耗和高性能裝置在成功取得市場(chǎng)方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。