VR和AR究竟是什么呢？
VR 指虛擬現實，是通過顯示系統使用戶身臨其境感受虛擬環境的設備。AR是增強現實，是將虛擬環境信息與真實環境“無縫”融合的一種技術。比如漫威超級英雄鋼鐵俠的頭盔能夠顯示各種可視化信息，鋼鐵俠可以通過這些輔助信息更精準地擊敗對手。這個看起來無比酷炫的頭盔使用的正是AR技術。
我們在科普欄目《喵芯球》中，也詳細介紹了AR/VR/MR的區別。(??點擊查看）
而與VR技術相比，AR對光學系統的要求更高。AR雖然多為商用，但目前也在蓄勢待發向消費端進軍，比如現在市面上比較多的AR產品──AR眼鏡，光學顯示是AR眼鏡的核心技術。AR產品的價格普遍都比較高，對于硬件成本超過1000美金的AR產品來說，光學與顯示成本占比最高，約40%。
目前市面上有多種光學方案，從棱鏡、自由曲面、到BB，再到光波導等。隨著超透鏡技術的日趨成熟，AR眼鏡的光學性能與輕量化都將得到更好的優化，本期我們將淺談AR系統中的光學顯示技術。
AR光學系統如何運作？
通常，AR光學系統包括光源（顯示器）、接收器（眼睛）和光學元件（透鏡）。
▲圖1：AR眼鏡示意圖（經許可后轉載。? The Optical Society）
（a） 擬設系統中AR圖像的側視圖和光束路徑。光學透鏡既可用于圖像校正，也可用于AR圖像的波導。微型顯示器發出的光線經過光束整形透鏡折射后，通過耦合棱鏡進入光學透鏡，并在距透鏡一定距離處形成放大的虛擬圖像
（b） AR眼鏡中幾何參數的詳細示意圖
（c） 光學元件的3D圖
AR頭顯設計考慮因素
在頭顯中，像差對圖像質量的影響與其他光學系統中相似。軸向色差、球差、彗差、像散和場曲等像差會導致圖像模糊。畸變、彗差和橫向色差等像差會導致圖像扭曲。像差控制在AR 頭顯光學系統的設計中非常重要。圖2顯示了一個全反射自由曲面設計示例，其中（a）顯示了系統設計，（b）顯示了測試對象，（c）提供了初始系統的圖像仿真結果，而（d）顯示了優化后的圖像。在這個示例中，我們可以了解優化在減少像差和畸變方面的能力。
▲圖2：全反射自由曲面設計仿真
由于做到FOV和人眼的分辨率匹配頗具挑戰性，因此通常需要根據具體的要求來權衡FOV、重量（光學元件的體積、數量）、分辨率、光瞳大小（眼動范圍）、眼睛間隙和微型顯示器尺寸。其中的一些權衡可以通過技術改進來解決。下文列出了一些可能的解決方案：FOV和分辨率之間的權衡可通過嵌入式高分辨率圖像、部分雙目重疊、空間分塊，時間分割，以及衍射級分塊來解決。FOV和光瞳大小之間的權衡可通過將出射光瞳復制到陣列中并采用眼動追蹤設備來解決。
AR光學系統
在現實世界中有哪些應用？
AR技術的日漸成熟，推動了汽車抬頭顯示器的創新，AR-HUD 將AR與HUD相結合，仍以擋風玻璃為媒介，但所生成的圖像能在更大，更遠的距離進行投射，成像也更為生動，提升人機交互體驗。除此以外，AR的發展還能用于以下場景：
? ?
