可量产的AR光学方案，耐德佳自由曲面光波导模组实现30°FOV、整机仅14.9g

AR眼镜的光学方案一般分为半反半透式、光波导式、离轴反射镜式、自由曲面棱镜式、非双通道式几种，其中原理最简单、易生产的便是以Google Glass为代表的半反半透式棱镜。

（Google Glass棱镜增强显示模组结构图）

Google Glass的缺点是视场角小（20°）、光能利用率低（约为20%），光线需要先后经过半反半透膜层两次，导致画面较暗。

北京灵犀微光科技最近发布的光学方案原型，利用光波导技术和纳米级耦合光栅做出视场角40°、1.7mm厚的镜片。而据36氪了解，北京耐德佳显示技术有限公司也有新进展。

耐德佳的第三代自由曲面波导增强现实光学模组（ned-fsw3）视场角为30°，厚度8mm，单块镜片的重量为4.9 g，单个模组整机重量仅为14.9g，输出图像分辨率可达到720P。

该公司COO段家喜称，使用波导技术如果要达到2mm以下厚度，需要更高的折射率才能实现全反射，材料便要换成更重的玻璃才行。而耐德佳此款产品由树脂制成，优先选择了轻材质。

顾名思义，该产品结合了光波导和自由曲面设计。一般而言，用透镜或棱镜会致使镜片过厚，光波导本质上是一种扁平的光纤，光可以在光纤中近乎无损传播实现全反射，但由于难以让光线耦合出来，视场角一般比较小，以及会有杂光导致重影，造成CG部分不清晰。

耐德佳的办法是在波导单端加装自由曲面，通过自由曲面将光线反射到人眼，让视场角变大。

耐德佳有超过十年的基于自由曲面的透射式近眼显示研发及制造基础，2009年研发的自由曲面棱镜产品，视场角达到53.5度，单镜片重量仅8 g，相关研究成果已发表在国际知名光学期刊Applied Optics上（AppliedOptics,Vol.48, No. 14, 2655-2668），其与当时的竞品参数对比见下表：

其研发团队此前也研发过基于几何光波导与自由曲面光学技术结合的超轻薄近眼显示技术，可以将光学镜片的厚度减小到2～3 mm以下。相关研究成果已经发表在著名光学期刊Optics Express 上(Optics Express , Vol. 22, No. 17 | DOI:10.1364/OE.22.020705)，专利图如下：

耐德佳已申请光波导专利（专利号为US 2014/0293434 A1），并已发表在国际知名光学期刊Applied Optics（doi: 10.1364/AO.54.008354）。

可以对比参考的是以色列的 Lumus 推出的智能眼镜光学方案，目前处于世界领先水平。Lumus 的 OE-32 光学方案，视场角达到了 40 度，厚度 1.6mm，透光率>78%，批量供给合作伙伴。但由于加工和成本方面的限制，面向消费者的产品需要 2018年 才能推出。

耐德佳将于2016年5月正式发售第三代自由曲面波导增强现实光学模组（ned-fsw3）产品，同时该款产品将于近期开始接受批量预订。耐德佳此前曾与AR智能眼镜厂商亮风台达成合作为其供应光学方案。

该公司创始人程德文为北京理工大学和美国亚利桑那大学联合培养博士，北京理工大学光电学院副教授，博士生导师。程德文师从王涌天教授，与VR主题公园企业圣威特CEO杨涛、VR专家翁冬冬师出同门。