NrealAR眼镜拆解：Birdbath光学结构解析( 二 ) 本文出自KarlGuttag博客

3-1NrealBirdbath结构解析
下方是NrealAR眼镜光学机构示意图，来自顶部OLED屏幕（1）的光通过透镜（2）放大、变焦后，经由偏振分束器（3）反射到曲面镜（60%透过， 40%反射），光穿过曲面镜（5 ，右侧蓝色曲线）在薄塑料片组成的四分之一波片（4、6 ，紫色）反射，经过两层四分之一波片使光相位旋转90度（四分之一波片通常用于线偏振光与圆偏振光的转换），然后经过偏振分束器（7、8）。根据测量，最终入眼亮度仅为屏幕亮度的15%左右。

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通过结构图看，真实环境的光线需经过前偏振器（右侧红色虚线）、四分之一波片、60%透过率的曲面镜、第二个四分之一波片。前偏振器和两组四分之一波片作用是将现实环境光线转换成偏振光，经过偏振片理论上只有偏振的损耗。实际情况是，入眼的真实光线约为26% 。
另外还有一个四分之一波片和偏振膜，作用是防止前偏振光的图像透过（有效率约95%）。这里需注意，真实环境光线也是必须通过前偏振膜、两组四分之一波片、曲面镜、偏振分束器才能到达人眼。
整个光学模组重量很轻，只有外侧镜片等少部分是玻璃材质，其它都是塑料，中间是空心的。
3-2厚度、FOV
根据肖特公司RuedigerSprengard在SPIE2021的演讲中提到了Birdbath光学设计，如下图。 Sprengard还在右侧画线，说明分束器厚度需要随着FOV增大而变大。而在NrealBirdbath方案，还必须使用曲面镜。

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Nreal模组厚度约25mm ，而常见的光波导模组仅几毫米。除了厚度差异外， Nreal光机和模组大部分重量都集中在鼻梁前方，从而导致AR眼镜前端很重，佩戴后也就给鼻子带来更大的压力。
3-3防止前向漏光

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上面结构图还显示了紫色路径是存在漏光的可能性。 ?如果没有偏振膜，那么OLED屏幕60%未被反射镜发射的偏振光将向前投射（也就是漏光），前偏振膜的作用就是阻挡约95%的漏光。对此进行试验，上图左侧拿掉偏振膜，右侧保留，可见左侧漏光、漏像非常明显。

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前偏振膜另一个用途就是让镜面反光变暗，如上图中就是去掉了前偏振膜的效果，看上去就像是广角的镜子一样，反光明显。
3-4无法看到佩戴者的眼睛

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AR眼镜能够看到佩戴者的眼睛也是一个衡量指标。 LumusMaximus透光率很高，可以清晰地看到眼神和眼球动作；HoloLens2大约有40%透过率，眼睛看上去就会暗淡；而Birdbath透过率为25% ，再加上镜面反射因素，导致几乎无法看到佩戴者的眼睛和眼神动作等。
3-5联想ThinkRealityA3反光情况

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联想在CES2021上发布的Birdbath方案，就存在上文提到的广角镜面反光情况。也可以说明这里没有外侧偏光膜，但依然看不到用户眼睛。 Karl表示，视频中光机为可能未开启状态。

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在另一张图中，在没有画面显示的情况下，整个光学模组很通透。 Karl表示：开始我以为这可能是一个模型，现在我认为这是一种特殊光线环境的结果，从眼镜后侧可以透过更多光线，因为很多透镜工作方式就像是玻璃一样。但是，真正戴上AR眼镜之后就不会这样，因为佩戴者头部阻挡了大部分的光线。