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(cè)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(qū)域，通過反射以后形成平行光進(jìn)入人眼成像。雖無法像手機(jī)或平板電腦一樣進(jìn)行多任務(wù)處理，但應(yīng)付一些文字信息和簡單圖表足夠。

AR 與 VR 相比，人們普遍認(rèn)為前者的前景更加廣闊。然而二者相比之下，AR 多了與真實(shí)世界相互融合這一個步驟，實(shí)現(xiàn)難度也比 VR 難得多。而這其中，AR 鏡片便是其重要的技術(shù)難點(diǎn)，本文就對 AR 光學(xué)方案進(jìn)行一個盤點(diǎn)。

直接投影或離軸反射

另外，Meta 眼鏡 也是采用了類似技術(shù)（其采用離軸反射鏡：與標(biāo)準(zhǔn)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(yuǎn)焦點(diǎn)。），造型極其緊湊的投影儀藏在鏡框內(nèi)，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(jīng)發(fā)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(jìn)步，擁有 2560*1440 分辨率（單眼 1280*1440）和 90 度視野寬度。

棱鏡光學(xué)

國內(nèi)代表企業(yè)：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(xù)加工的，具有傳統(tǒng)加工成型的任意性特點(diǎn)的曲面，其設(shè)計難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于前兩類。

一般情況下它的形態(tài)是一個楔形的玻璃，這種曲面是非旋轉(zhuǎn)對稱的 XY 多項(xiàng)式自由曲面。在這種結(jié)構(gòu)中，光線經(jīng)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(zhì)量更加清晰，視角可以達(dá)到 45 度，采用雙自由曲面棱鏡視角可以進(jìn)一步提高。缺陷就是，體積較大，厚度約在 7-10mm。

國內(nèi)代表企業(yè)：耐得佳、 影創(chuàng)科技

光波導(dǎo)+全息技術(shù)

如圖，簡單的就是 45 度角棱鏡，把顯示器產(chǎn)生的光從眼鏡框反射進(jìn)人眼，也同時讓現(xiàn)實(shí)世界的光透進(jìn)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(shù)限制，連 Google Glass 的缺點(diǎn)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(jīng)過半反半透膜層兩次，光能利用率低（約為 20%），導(dǎo)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(dǎo)能夠?qū)崿F(xiàn)在 3mm 以內(nèi)的玻璃上，實(shí)現(xiàn) 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(jié)合。不過，它的設(shè)計難度也是最大的。

據(jù)了解，該技術(shù)的基本原理是光的全反射和衍射。如圖，全息波導(dǎo)頭盔顯示系統(tǒng)主要由微顯示器、全息光柵和平板波導(dǎo)組成。圖像經(jīng)過微型準(zhǔn)直透鏡后變成平行光進(jìn)入光波導(dǎo)到達(dá)第一個全息光柵，由于全息光柵的衍射效應(yīng)使平行光改變傳輸方向從而滿足全反射條件并沿波導(dǎo)方向向前無損傳播。當(dāng)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(dǎo)出射，并進(jìn)入人眼成像。由于全息波導(dǎo)的存在，光學(xué)圖像可以垂直偏轉(zhuǎn)傳播。這不但減小了傳播距離，還可保持光學(xué)系統(tǒng)的重心在頭部以內(nèi)。同時減少了折鏡的使用，從而有利于光學(xué)系統(tǒng)的簡潔化和輕小型設(shè)計。

不過，該技術(shù)智能實(shí)現(xiàn)單色顯示，想要實(shí)現(xiàn)彩色效果必須采用 3 層鏡片，分別投射紅、綠、藍(lán)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(dǎo)+反射技術(shù)

光場技術(shù)

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

這種方法的技術(shù)核心是光導(dǎo)纖維投影儀（Fiber Optic Projector），基于激光在光導(dǎo)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(wǎng)膜。

視頻疊加技術(shù)

既然利用光學(xué)透鏡實(shí)現(xiàn) AR 效果如此之難，那有沒有更加簡單的可以實(shí)現(xiàn) AR 效果的方法呢？當(dāng)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(shí)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(xué)設(shè)計上的難題，而且還可以增強(qiáng)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(shù)據(jù)運(yùn)算量極高，這個問題亟待解決。