编译/VR陀螺

近日，Meta Reality Labs研究人员Guohua Wei在arXiv平台发表了一篇题为《Angular resolution limit of augmented reality waveguides from guided mode theory》的研究论文，从导模理论（Guided Mode Theory）出发，分析AR光波导厚度对显示角分辨率的影响。研究指出，在采用窄线宽激光光源的特定条件下，超薄光波导可能存在由光学结构决定的分辨率限制。

研究认为，有限厚度的平板光波导只能支持一组离散的全内反射（TIR）角度，光线在波导内部的传播方向因此受到限制。随着波导厚度减小，支持的传播角度间隔增大，可能进一步限制最终显示画面的角分辨率。

根据论文计算，在波导厚度为500μm、全内反射角为40°的条件下，其理论角分辨率下限约为2.13角分（arcmin），高于通常对应60 PPD（每度像素数）的1角分人眼视觉分辨能力参考值。即使将波导厚度增加至750μm，在大部分低于50°的全内反射角条件下，仍难以达到1角分的目标。研究指出，当全内反射角低于42°时，要达到这一目标，波导厚度需要超过1mm。

不过，该限制主要适用于使用窄线宽激光光源、厚度均匀的光波导，并不适用于常见的LED及Micro-LED显示方案。 论文指出，当光源光谱线宽超过约0.1nm时，这种由离散导模带来的分辨率限制便可能消失。而Micro-LED光源的线宽通常超过10nm，因此不会受到这一特定机制的限制。

此外，研究发现，当光波导在出瞳复制周期内的局部厚度变化超过约100nm时，也可能削弱甚至消除这一限制，但这种方式可能影响调制传递函数（MTF），对成像清晰度产生其他影响。相比之下，出瞳截断只能在特定条件下改善这一问题，而常规的出耦合损耗基本无法消除该限制。

研究提出，对于采用窄线宽激光光源的AR显示系统，光波导厚度应被视为影响分辨率的重要设计参数，并与出瞳均匀性、出瞳复制密度等因素共同考虑。

来源： MIXED、arXiv