由于科幻電影的影響（《鋼鐵俠》和《星際迷航》等等），人們一直在憧憬著全息光學透鏡的出

　　現。那么增強現實顯示器的工作原理是什么呢？游戲開發者 Aaron Yip 在 Quora（國外著名問答網站）

　　進行了解答，下面是我們整理的文字。

　　先讓我們從基礎開始。我們有這些部分透明的顯示器，可把數字影像與真實世界相混合。光線需

　　要在一定東西上反彈以重定向到你的眼睛。在現實世界，我們已經得到重定向的光線。對于數字世界，

　　我們需要創建人工光線（例如通過 LED，OLED），然后重定向它們。將生成的計算機圖像與真實世界

　　結合的光學裝置稱為“組合器 ”（Combiner）。 基本上，組合器的工作原理類似于部分反射鏡，即重定

　　向顯示光，并選擇性地讓光從真實世界通過。這很簡單

　　光學硬件解決方案可以分為兩類：常規 HMD 光學組合器和新興波導組合器。這兩者都非常不同，

　　有著非常不同的權衡。

　　自上世紀 60 年代以后便出現了透視顯示器。因此，這產生了許多不同的光學技術，但基本上都是

　　分辨率、視場、眼盒、圖像質量、硬件重量/適配、形狀參數和其他特征之間的權衡。在理想情況下，

　　每個人都希望時尚輕便的眼鏡，有著 200×100 度的視場（匹配人眼），以及由《鋼鐵俠》主角托尼·史

　　塔克發明的完美圖像質量。但由于頭顯/近眼顯示器等等存在物理和光學的限制，使得這在可預見的未

　　來中成為不切實際的幻想。所以我們需要思量上述提到的權衡。

　　光學硬件完全在于權衡

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　　傳統的組合器可產生合理的透視和成像質量，具有一致的性能和得益于幾十年供應鏈發展而帶來

　　的所能負擔得起的材料。下圖是兩個常見的實現方式：作為平面組合器示例的偏振光束組合器（左上）；

　　作為彎曲組合器示例的離軸組合器（右上）

　　偏振光束組合器的實例包括谷歌眼鏡，以及愛普生、瑞芯微（Rockchip）和臺灣工業技術研究院

　　的智能眼鏡。分束器可以使用 LCOS（硅基液晶）微型顯示器進行偏振，例如谷歌眼鏡；或者僅使用簡

　　單的半色調反射鏡。可惜的是，由于組合器的重量和尺寸限制，基于偏振光束組合器的顯示器的視場通

　　常較小，并且可能存在光束分離導致的附加模糊，造成分辨率較低。谷歌眼鏡的視場為 13 度 FOV，而

　　愛普生 BT-300 為 23 度，分辨率是 1280×720。兩者都處于消費者顯示器可接受范圍的低端。然而，

　　更大的 FOV 和/或分辨率將需要更大和更重的硬件。

　　優點：輕、小、相對實惠（500 美元-700 美元左右）

　　缺點：有限的視場和分辨率，難以改進。

　　離軸、半球形組合器的最佳現代示例是 Meta 2。與其他品種的小型和輕型組合器不同，Meta 傾向

　　于更大的 FOV 和顯示分辨率。他們推出單個 OLED 平板以支持“幾乎 90 度 FOV”和 2560×1440 像素。

　　然而，他們的硬件體積巨大，跟 VR 頭顯（如 Oculus 和 HTC Vive）相似。另外的問題包括較低的角分

　　辨率（較少細節/圖像不夠清晰），以及組合器的塑料材料如何維持其質量（例如，隨著時間的推移輕

　　微的抖動會得到強化，可能導致最終的視覺假象）。但這是他們為降低成本而做出的選擇。彎曲組合器

　　另一個更早的實例是 Link 的 Advanced Helmet Mounted Display。

　　優點：寬視場和高分辨率，相對實惠（900 美元左右）

　　缺點：大而笨重，較低的角分辨率，材料質量風險。

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　　正如你所看到的，試圖在 FOV 和分辨率上改進傳統組合器意味著更小的眼盒，更厚的組合器光學

　　組件，更大的組合器，和/或更差的成像質量。它跟計算性能限制無關，而是跟光在硬件上的表現特性

　　有關。

　　為了解決這一硬性權衡問題，新技術正在采用非常規技術，如全息和衍射光學。這些技術使用所

　　謂的波導光柵或波導全息圖逐漸提取由波導管中全內反射（TIR）引導的準直圖像。波導管是用玻璃或

　　塑料制作而成的薄片，光被會在其中反射通過。實際上，你可以把波導想象成一個在你眼睛前面傳輸圖

　　像的路由器