Lumus最新光波导模组：单目2K，PPD达60，亮度5000nit

今年4月，以色列AR光学方案上Lumus发布了两款AR光学模组新品：Maximus 1080p和Maximus 1440p。据悉，Maximus是Lumus的光波导产品系列，而二维扩瞳光波导是在此前一维扩瞳方案上的升级，两款新品的特点是亮度高（可在户外环境使用）、色彩显示均匀，而分辨率则分别为1080p和1440p，足够清晰。

相比于自上至下垂直光路的一维扩瞳光波导方案，二维扩瞳光波导采用了两组反射镜，光路为横向传播，特点是视场角更大、可实现更小尺寸的投影模组。实际上，二维扩瞳方案增加了额外的光反射，即使配备小型光学引擎，也能通过扩展图像来放大显示面积，不牺牲图像质量或视场角。

近期在AWE期间，Lumus还展示了一款分辨率2048x2048、亮度5000尼特、视场角50°的二维扩瞳光波导AR眼镜原型，其外观看起来足够接近普通眼镜，而且漏光现象不明显。

实际上，去年光学专家Karl Guttag就曾体验过Maximus二维扩瞳光波导原型AR眼镜，发现它有许多令人惊喜的特点，比如：AR图像的纵向尺寸足够大，纵横比1:1，色彩和亮度足够均匀，比此前体验过的其他光波导模组效果更好，等等。

相比于Guttag体验的版本，AWE上展示的AR眼镜得到进一步优化，比如亮度从3000尼特提升至了5000尼特。

二维扩瞳光波导细节

据了解，Lumus此前发布的一维扩瞳光波导已经足够轻薄，视场角高达55°，与其配合使用的光学引擎位于顶部，缺点是光学引擎体积大，基于该方案开发的AR头显通常在额头部位较重。而二维扩瞳光波导，不仅缩减了光学引擎的尺寸，还将光学引擎设计在光波导镜片两侧，更好的与眼镜腿设计结合。

细节方面，二维扩瞳光波导将光线反射两次，一次是垂直放大图像，另一次水平放大图像，然后再进入人眼。此外，通过定制二维扩瞳光波导，似乎可调整AR显示的纵横比，甚至提升FOV（计划进一步提升至60-60°或更高）。

而且，其光学效率号称比衍射光波导等方案更好。比如Lumus在今年3月国际光学工程学会举办的SPIE会议中，曾提到Maximus的光学效率预计达到650 nits/lumen，相比之下WaveOptics的衍射光波导方案Odin仅为50 nits/lumen，相当于前者是后者光学效率的十倍以上。

更高的光学效率，意味着更少的光学损耗、更低的功耗、更长的续航，以及更少的散热。

值得注意的是，Maximus透光性足够高，无需遮光罩也能在户外场景清晰显示。另外，其采用了反射波导光学元件（LOE）涂层，进一步防止光学引擎漏光。

图像质量方面，由于Maximus方案不需要分解和重组色彩，因此可显示实色，因此可以显示更纯的白色，不会像HoloLens 2那样出现彩虹效应。

AWE展示细节

Lumus在AWE 2022上展示的AR原型包含了AR眼镜框，以及Maximus光波导、2048x2048分辨率微型光学引擎，不过并未配备电池和计算单元，而是通过有线的形式外接计算平台。

据体验者称，Lumus AR眼镜原型的视场角足够宽，具有50°，而且图像的色彩和清晰度足够均匀，这一点比HoloLens 2和Magic Leap 1更优秀。

另外，透过AR眼镜看到的图像也足够清晰，文字显示效果清晰。Lumus称，该眼镜可实现60PPD，相当于视网膜级分辨率。

这款AR眼镜原型的亮度高达5000尼特，这意味着在强光环境中也能清晰显示，无需像墨镜片那样的遮光罩。

Lumus的AR眼镜原型似乎配备Compound Photonics的LCoS微显示模组，其特点是具有高像素密度（单像素仅3微米）、高反射率（高效显示）、高场序率（避免头部运动造成色彩瑕疵）。

除了LCoS外，Maximus方案也兼容OLED、microLED、MEMS激光、DLP等光源。

未来发展路径

值得注意的是，尽管AR光波导和光学引擎已经足够小，但内置计算单元和电池之后，体积可能会进一步增大。而如果采用分体式设计，对于普通消费者来讲是一大门槛。近年来，Snap、高通等公司推出了轻量一体式、或无线式AR眼镜，这些产品的一大局限是续航短，大概只有半个小时。因此可以想象，要实现眼镜形态的AR一体机，还将需要电池、芯片等技术突破。

当然，由于AWE上展示的AR眼镜分辨率较高，如果替换成Maximus 1440P光波导（分辨率和亮度更低），还可进一步提升续航、降低成本。

另一方面，通过与广达电脑、肖特合作，Lumus将推动二维扩瞳光波导的量产。不过，目前制造AR眼镜的成本较高，更容易被企业级客户接受，而对于消费级市场依然门槛较高。

Lumus表示：近年来，Lumus一直在与Meta、苹果、谷歌等科技公司密切合作，预计2024年市场将出现多款基于Maximus方案的消费级AR眼镜。

据了解，Lumus接下来的产品路径分为两种：1）支持AR导航、实时翻译等功能的AR眼镜，特点是长续航、高亮度、视场角20°-30°；2）高沉浸感的50°视场角AR，外形近似护目镜。在AR OEM领域，Lumus也看到了这样的趋势。参考：RoadtoVR