增強現實AR頭顯是一類結構最為緊湊而復雜的可穿戴設備，需要具備完整的移動計算平臺所需的各類部件，除此之外AR所獨有的光學部分更是決定影像輸出效果的核心器件。
不同AR頭顯的體驗可能存在巨大的差異，很多都是因為光學設計的不同。在這篇文章中，將與大家一起探討光學設計，重點分析三種具有代表性的方案和代表作：“Birdbath”；曲面反射鏡（又名“蟲眼”）；以及反射/衍射波導。
1. Birdbath光學設計
聯想Mirage AR頭顯的Birdbath光學設計
工作原理：Birdbath光學設計把來自顯示源的光線（上圖中的藍線）投射至45度角的分光鏡（垂直于前額的黑色矩形）。分光鏡具有反射和透射值（R / T），允許光線以R的百分比進行部分反射，而其余部分則以T值傳輸。同時具有R/T允許用戶同時看到現實世界的物理對象，以及由顯示器生成的數字影像。從分光鏡反射回來的光線彈到合成器上。這是一個凹面鏡，可以把光線重新導向眼睛（上圖中的虛線）。
采用這種光學設計的主要頭顯包括：聯想Mirage AR頭顯與ODG R8和R9。
2. 曲面鏡/“蟲眼”光學設計
蟲眼光學設計
工作原理：蟲眼頭顯采用了相對簡單的光學設計。它搭載了低成本的LCD顯示源，以及帶反射/透射（R/T）值的曲面反射鏡。顯示器發出的光線直接射至凹面鏡/合成器，并且反射回眼內。顯示源的理想位置居中，并與鏡面平行。從技術上講，理想位置是令顯示源覆蓋用戶的眼睛，所以大多數設計都將顯示器移至“軸外”，設置在額頭上方。凹面鏡上的離軸顯示器存在畸變，需要在軟件/顯示器端進行修正。
Meta 2頭顯
采用這種光學設計的頭顯主要包括：Mira Prism，Meta 2，Leap Motion，Dream World。
3. 反射/衍射波導
Digilens衍射波導
工作原理：波導代表了光學技術的一種新形式，在形狀尺寸，清晰度和重影方面提供了顯著的優勢，但技術仍然處于開發階段。顯示源通常使用LCOS（硅基液晶）或DLP顯示器。LCOS和DLP都通過衍射光柵發射準直光線。該衍射光柵可以重新導向光線，并最終形成擴大的圖像，然后再將其投射到眼內。
雖然波導顯示器和高分辨率AR體驗令人興奮，但它們的制造成本非常高昂，而且存在明顯的廢品率。預計波導價格將隨著制造工藝的發展而降低，但它們目前仍是高端頭顯的成本大頭。波導頭顯的零售價在3000美元至5000美元之間。
采用波導的頭顯主要包括：微軟HoloLens，Maigc Leap One，DAQRI。
所有在探索階段的技術都存在阻礙發展的各種嚴重的問題，就看在技術創新中怎么揚長避短了。雖然現階段受良品率、成本因素等與技術成熟度相關的制約，我們看到不同的AR光學方案都在被使用，但可以預見AR光學技術最終將會殊途同歸，也許更加輕便、效果更好的硅基OLED微顯示加全息波導最終勝出，但作為產業觀察者和消費者，我們只希望能快快實現技術的成熟和低成本的量產，希望我們的頸椎能撐到手機被AR眼鏡替代的那一天。
