AR效果如何實現，看完這個就知道了

類似于投影儀，我們也可以將影像直接投影到眼鏡上，比如 Glass Up，其便在右側鏡腿上安裝了一個微型投影儀，并將鏡片作為反射鏡，會在鏡片上投射一個大小為 320×240 的區域，通過反射以后形成平行光進入人眼成像。雖無法像手機或平板電腦一樣進行多任務處理，但應付一些文字信息和簡單圖表足夠。

AR 與 VR 相比，人們普遍認為前者的前景更加廣闊。然而二者相比之下，AR 多了與真實世界相互融合這一個步驟，實現難度也比 VR 難得多。而這其中，AR 鏡片便是其重要的技術難點，本文就對 AR 光學方案進行一個盤點。

直接投影或離軸反射

另外，Meta 眼鏡 也是采用了類似技術（其采用離軸反射鏡：與標準拋物反射鏡的不同之處在于，離軸拋物反射鏡可在特定角度下直射并聚焦入射平行光，且支持無限遠焦點。），造型極其緊湊的投影儀藏在鏡框內，左右各有一個。由 LED 光源將半透式 LCD 上的影像投射到分光鏡片上成像，從而提供了立體視覺。其目前已經發展了兩代，其中 Meta 單眼分辨率為 960*540，視野只有 36 度，但 Meta 2 在顯示方面取得了長足進步，擁有 2560*1440 分辨率（單眼 1280*1440）和 90 度視野寬度。

棱鏡光學

國內代表企業：奧圖科技

自由曲面棱鏡式

自由曲面指表面形狀不能被連續加工的，具有傳統加工成型的任意性特點的曲面，其設計難度遠遠高于前兩類。

一般情況下它的形態是一個楔形的玻璃，這種曲面是非旋轉對稱的 XY 多項式自由曲面。在這種結構中，光線經過該棱鏡的變換，形成虛擬放大的圖像，球面全反射的出射面和自由曲面的反射面（上圖）能消除色差和畸變等像差，因此成像質量更加清晰，視角可以達到 45 度，采用雙自由曲面棱鏡視角可以進一步提高。缺陷就是，體積較大，厚度約在 7-10mm。

國內代表企業：耐得佳、 影創科技

光波導+全息技術

如圖，簡單的就是 45 度角棱鏡，把顯示器產生的光從眼鏡框反射進人眼，也同時讓現實世界的光透進來。這樣做簡單便宜，其中著名的 Google Glass 便是采用了這種方案。但由于技術限制，連 Google Glass 的缺點也很明顯，視場角僅 20°左右（棱鏡方式要想做大 FOV 只能做得更厚），光線需要先后經過半反半透膜層兩次，光能利用率低（約為 20%），導致畫面較暗。受限于制造工藝，鏡片厚，提供面積大的鏡片成本高、良率低。

波導能夠實現在 3mm 以內的玻璃上，實現 30-40°的視場角。它會低于一般近視眼鏡的厚度，非常輕薄，因此可以和普通眼鏡結合。不過，它的設計難度也是最大的。

據了解，該技術的基本原理是光的全反射和衍射。如圖，全息波導頭盔顯示系統主要由微顯示器、全息光柵和平板波導組成。圖像經過微型準直透鏡后變成平行光進入光波導到達第一個全息光柵，由于全息光柵的衍射效應使平行光改變傳輸方向從而滿足全反射條件并沿波導方向向前無損傳播。當平行光傳播到第二個全息光柵時，全反射條件被破壞從而使平行光從全息波導出射，并進入人眼成像。由于全息波導的存在，光學圖像可以垂直偏轉傳播。這不但減小了傳播距離，還可保持光學系統的重心在頭部以內。同時減少了折鏡的使用，從而有利于光學系統的簡潔化和輕小型設計。

不過，該技術智能實現單色顯示，想要實現彩色效果必須采用 3 層鏡片，分別投射紅、綠、藍三原光，利用不同光線的融合形成彩色。目前，HoloLens 便是采用這種方案。

光波導+反射技術

光場技術

Light Field 光場技術作為近眼 3D 的另外一大技術路線，其代表者就是 Magic Leap。該技術最大的好處就是可以允許用戶自由對焦，看遠看近不至于產生傳統照片或視頻那樣的模糊感覺。

這種方法的技術核心是光導纖維投影儀（Fiber Optic Projector），基于激光在光導纖維中傳播后從纖維的端口射出時輸出方向和纖維相切的原理，Magic Leap 通過改變纖維在三維空間中的形狀，特別是改變纖維端口處的切方向，控制激光射出的方向，直接投射到視網膜。

視頻疊加技術

既然利用光學透鏡實現 AR 效果如此之難，那有沒有更加簡單的可以實現 AR 效果的方法呢？當然也是有的，比如以 易瞳科技 為代表的視頻疊加方案，其直接利用攝像頭取代透鏡觀察真實世界，并將虛擬事物疊加在攝像頭所拍攝的場景中。

該方法避免了光學設計上的難題，而且還可以增強人的視覺感知能力，比如通過使用紅外線攝像頭，我們甚至可以看見紅外光譜的景象。不過，它也帶來了另一個難題，那就是數據運算量極高，這個問題亟待解決。