從最小的谷歌眼鏡到完全沉浸HTC vive，用于AR/VR頭戴設備有不同的形狀和尺寸，其核心是頭戴顯示器 (head-mounted displays，HMDs)，它由光學設備和圖形顯示器兩個主要結構組成。

光學設備

了解人眼的性質，在認識(走)真(***)學(觀)學(花)光學設備基礎之前，還是很重要的。人眼的基本性質:

1、Field of View (FOV) 視場角

視角被定義為雙眼看到圖像的最大角度范圍。平均而言，水平雙眼視角為200度，其中重疊120度。這部分重疊對于構建立體視覺和估計深度尤為重要（稍后再詳細討論），垂直視角約為130度。

2、Inter-pupillary distance (IPD) 瞳距

正如名字所描述的，瞳距是指眼睛和瞳孔之間的距離，這是眼睛視覺系統中極其重要的參數。瞳距因人而異，性別和種族不同。錯誤的瞳距參數可能導致眼鏡校準失敗、圖像畸變、眼鏡疲勞、頭痛等不良反應。成人瞳距平均值約63mm，大部分浮動在50-75mm之間，而兒童最小瞳距約40mm。

3、Eye relief 目視離隙

視覺間隙定義為：當用戶可以看到整個視角時，角膜與第一個光學設備表面之間的距離。這是戴矯正眼鏡和近視眼鏡的人的一個非常重要的參數，通常眼鏡的視覺間隙約為12毫米。用戶調整視覺間隙非常重要。

4、Exit pupil 出射瞳

通過光學系統，光線透射到眼睛的光圈直徑。

5、Eye box眼框

目數

目數測量的是看物體時需要的眼睛的數量，因為我們人類最多只有兩只眼睛，所以智能顯示器的目數限制在最多的眼睛上。

1、Monocular display 單目

單目顯示系統允許用戶通過單個小顯示元件或鏡頭觀察單個視覺通道。該通道放置在用戶的一只眼睛前，用戶可以用另一只眼睛完全自由地觀察現實世界。單目顯示系統通常用作信息顯示器，因為它體積小，但不能提供三維深度信息，導致對比度低。谷歌眼鏡是一種單目顯示系統。

2、Biocular 雙目單鏡

雙目單鏡類型通過內部反射向雙目觀察提供單通道視顯示系統也缺乏三維視覺，適用于近距離觀測任務。

3、Binocular 雙目雙鏡

在雙眼鏡類型中，每只眼睛都獲得了獨立的視圖來創(chuàng)建三維視覺，它提供了最深的信息和沉浸感，但也是最重、最復雜的計算密集的顯示系統。

光學架構

智能眼鏡中的光學設備主要有三種用途：

1、Distortion 畸變

光學系統通常有兩種設計，或者AR/VR一般有兩種結構：非直視型和直視型

2、Non-pupil forming architecture 直視型

直視型由單鏡頭組成，通常用于一些流行的沉浸式設備，如HTC vive、Oculus Rift、索尼PSVR，這種類型的架構通常用單個放大透鏡直接對準顯示板的光線。

3、Pupil forming architectures 非直視型

非直視結構具有更輕、更緊湊的設計和更大的眼框，但透鏡也會導致明顯的光彎曲畸變，即枕形畸變；在這種類型中，另一種透鏡通常會產生桶形畸變來抵消以前的畸變。一般用于微軟等非沉浸式設備Hololens谷歌眼鏡。

波導

顧名思義，波導是一種引導光進入用戶眼睛的光學物理結構，通過精細控制光進出運動和內部反射來達到效果。工業(yè)上有四種波導：

1、Holographic waveguide 全息波導

全息波導是一種相當簡單的波導類型，利用光學元件（如透鏡）通過一系列內部反射進行內耦合（進入）和外耦合（出口）。S ** rt Eyeglass使用這種類型的波導。

2、Diffractive waveguide 衍射波導

衍射波導表面有精確的起伏光柵，用于內部反射，然后通過顯示屏實現無縫3D圖形覆蓋。相當一部分。Vuzix顯示器和微軟Hololens使用這種波導。

3、Polarized waveguide 偏振波導

光進入偏振波導，選定的光抵消(偏振)通過在部分反射部分偏振面進行一系列內部反射進入觀眾眼睛。Lumus DK-50 AR眼鏡采用這種波導方法。

4、Reflective waveguide 反射波導

反射波導類似于全息波導，使用單個平面波導結合一個或多個半反射透鏡。這種波導可以在愛普生使用Moverio看谷歌眼鏡。

顯示器技術

1、Fully immersive 全沉浸型

完全沉浸式是標準的完全沉浸式VR這些三維顯示器結合傳感器跟蹤位置和方向，就像《Ready Player One》它們完全阻擋了用戶對外界的視線。

2、Optical see through 光學透視型

用戶可以直接通過光學設備(如全息波導等)覆蓋現實世界的光學透視智能眼鏡

中間系統)觀察現實世界。這種類型的最新例子是:微軟Hololens、Magic Leap One、谷歌眼鏡。

3、Video see through 視頻透視型

視頻透視智能眼鏡，用戶首先看到安裝在顯示器上的一個或兩個相機錄制的真實圖像，然后將這些相機獲得的圖像與計算機生成的圖像結合起來供用戶觀看。HTC的Vive VR頭盔內置相機通常用于設備創(chuàng)建AR效果。

成像技術

在過去的幾十年里，成像顯示技術取得了很大的進步，高端陰極射線顯像管種關鍵成像技術所取代：

1、Liquid Crystal Displays (LCD) 液晶顯示屏

液晶顯示屏（LCD）自20世紀80年代以來，它在高清電視中很常見AR/VR中。該類型由含有液晶分子的單元陣列組成，位于兩個偏振片之間。該精密裝置位于數百萬晶體管印刷的薄玻璃基底之間。彩色液晶顯示屏（LCD），將紅、綠、藍濾光片的附加基底放置在原基底的每個單元上。單個RGB液晶單元被稱為子像素，三個子像素形成一個像素。

液晶顯示屏（LCD）在中間，電流可以通過玻璃電流來調節(jié)光通道，產生準確的顏色；如果所有的子像素通道都完全打開，就會出現白光。

液晶單元本身不發(fā)光，所以需要背光。液晶單元只能改變光通道，以產生所需的顏色和圖像。

2.有機發(fā)光二極管屏

二極管屏幕有機發(fā)光（OLED）基于有機材料（碳技術，基于有機材料（碳與氫結合），施加電流時會發(fā)光。能量以有機薄片的形式釋放，也稱為電致發(fā)光。顏色可以通過仔細包裝有機發(fā)光(薄膜)來控制，但大多數制造商都在有機發(fā)光二極管屏幕上（OLED）在棧列中加入紅、綠、藍膜。二極管有機發(fā)光（OLED）有兩種面板：

（1）被動驅動有機發(fā)光二極管：與陰極射線顯像管一樣，該類型由復雜的電子網格組成，以控制每行中的每個像素。它不包括存儲電容器，減慢更新速度，保持像素狀態(tài)，因此主要用于簡單的字符和圖標顯示。

(2)主動驅動有機發(fā)光二極管:被動驅動（POLED）主動驅動有機發(fā)光二極管不同（AOLED）晶體管層由一個薄晶體管層組成，它包含一個存儲電容器，以保持每個子像素的狀態(tài)，從而更好地控制單個像素。主動驅動（AOLED）單個像素可以完全關閉，從而實現更深的黑色和更高的對比度，這是近視虛擬和增強現實設備最合適的顯示類型。

二極管屏幕有機發(fā)光（OLED）遠優(yōu)于液晶顯示屏（LCD），它們的結構相對簡單，可以非常薄，因為它們不需要外部背光。此外，它們消耗的功率大大降低，刷新速度更快，對比度更高，顏色恢復效果更好，分辨率更高，所以大多數完全沉浸式頭戴設備都使用這種技術。

3.數字光投影微顯示屏

數字光投影微顯示屏（DLP）芯片最初由德州儀器開發(fā)，也被稱為數字微鏡器件（DMD）。該顯示器由大約200萬個單獨控制的微鏡組成，每個微鏡可以用來表示單個像素，每個微鏡的大小約是m.eeefficiency.com微米。有趣的是，眼睛的視網膜本身就是顯示面。RGB這些微鏡反射光，朝向或遠離光源。由于每個微鏡可以在一秒鐘內向任何方向改變數千次，所以改變反射的顏色會在視網膜上產生不同的陰影。

數字光投影微顯示屏（DLP）它是目前最快的顯示技術之一，具有高色刷新率、低延遲率、低功耗和超高分辨率(m.eeefficiency.com英寸的對角線陣列可以實現 x 因此，720圖像成為制作頭戴式顯示器的理想選擇。

4.硅基液晶微顯示屏

硅基液晶微顯示屏（LCoS）液晶顯示屏顯示（LCD）和數字光投影微顯示屏（DLP）顯示之間。液晶顯示屏（LCD）數字光投影微顯示屏是一種生成和傳輸給用戶的透射技術（DLP）單個子像素通過微鏡反射是一種反射技術。硅基液晶微顯示屏（LCoS）光強度和顏色由一系列子濾鏡通過反射表面和光反射來調節(jié)。類似于DLP與小型設備集成時，顯示器的小尺寸屬性使其具有相當大的靈活性。微軟的Hololens，甚至谷歌眼鏡Magic Leap One使用硅基液晶微顯示屏（LCoS）。

考慮到正在開發(fā)的顯示技術分辨率很高，基于平板電腦的頭戴顯示器可能會成為AR設備的歷史。歡迎積極討論~

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