自20世紀(jì)60年代后期以來，透視顯示器具有廣泛的歷史（我將添加一些內(nèi)容，幫助讀者獲得更多的技術(shù)背景）。結(jié)果，出現(xiàn)了很多光學(xué)技術(shù)，但是這一切都?xì)w結(jié)為分辨率、視場(chǎng)、眼盒、圖像質(zhì)量、硬件重量／適配、美學(xué)形狀因子和其他特征之間的基本權(quán)衡。理想情況下，每個(gè)人都想要時(shí)尚、擁有200x100度FOV（像人眼）方便使用的眼鏡和完美的圖像質(zhì)量。但是HMD ／ NED的物理和光學(xué)限制（例如我們?nèi)绾问褂每纱┐饔布矸瓷浜蛷澢饩€）讓這些在可預(yù)見的未來變得不太現(xiàn)實(shí)。所以我們需要弄清楚我們所關(guān)心的權(quán)衡。

光學(xué)硬件就是權(quán)衡問題。

傳統(tǒng)的組合器可以產(chǎn)生合理的透視和具有一致性能的成像質(zhì)量以及幾十年供應(yīng)鏈發(fā)展所能負(fù)擔(dān)的材料。我們可以講述兩個(gè)常見的實(shí)現(xiàn)方式，如下圖所示：作為平面組合器示例的偏振光束組合器（左上）和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(shí)例包括Google Glass以及來自Epson（日本）、Rockchip（中國）和ITRI（***）的智能眼鏡。分束鏡可以使用LCOS微顯示器進(jìn)行偏振，例如Google Glass，或者僅使用簡單的半色調(diào)反射鏡也可以實(shí)現(xiàn)。不幸的是，基于PBC的顯示器由于組合器的重量和尺寸限制而傾向于小型，并且可能存在光束分離產(chǎn)生的附加模糊性。谷歌眼鏡擁有13度FOV；Epson BT－300擁有23度FOV以及1280x720的分辨率。兩者都是消費(fèi)者顯示器可接受范圍的低端產(chǎn)品。然而，更大的FOV和／或分辨率將需要更大和更重的硬件。

離軸、半球形組合器的最佳示范案例是Meta 2。與其他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(gè)OLED平板以支持“近乎90度FOV”和雙眼2560x1440的像素顯示。然而，他們的硬件體積龐大，可與VR耳機(jī)（如Oculus和HTC Vive）相媲美。另外，存在低角度分辨率（不太詳細(xì)／清晰的圖像）以及組合器塑料材料如何保持其質(zhì)量（例如，輕微的擾動(dòng)被放大化，并且隨時(shí)間的變化可能會(huì)產(chǎn)生視覺假象） 等問題－ 因此，他們選擇降低成本。使用彎曲組合器老生常談的案例是Link的高級(jí)頭盔安裝顯示器。

正如你所看到的，在FOV和分辨率方面試圖改進(jìn)傳統(tǒng)的組合器意味著更小的外殼、更厚的組合器光學(xué)件、遠(yuǎn)處更大的組合器以及更差的成像質(zhì)量。它不是關(guān)乎計(jì)算性能限制，而是關(guān)于光線如何與硬件的交互的物理因素。

為了解決令人頭疼的權(quán)衡問題，新技術(shù)正在推進(jìn)非常規(guī)技術(shù)（如全息和衍射光學(xué)）的發(fā)展。這些技術(shù)使用所謂的波導(dǎo)光柵或波導(dǎo)全息圖來逐漸提取由波導(dǎo)管中的全內(nèi)反射（TIR）引導(dǎo)的準(zhǔn)直圖像。管道是光線可以通過的玻璃或塑料薄片。實(shí)際上，你可以想象一個(gè)路由器的波導(dǎo)，將圖像呈現(xiàn)在眼睛上。

從技術(shù)上而言，波導(dǎo)是最復(fù)雜的透視光學(xué)器件，并且同樣難以設(shè)計(jì)。然而這些想法不是最新的； 自80年代初以來，人們一直在探索光學(xué)波導(dǎo)。從那時(shí)起，像索尼（上圖）、Konica ／ Minolta（上圖）、諾基亞／微軟（下圖）、Magic Leap等公司都在研發(fā)各種波導(dǎo)組合器。

例如，表面浮置傾斜亞波長光柵是Microsoft Hololens所使用的。這里，波導(dǎo)在線性圖案上具有一系列非常精細(xì)的結(jié)構(gòu)。該衍射光柵像透鏡一樣可以使光線彎曲通過TIR，直到其朝向眼睛射來。這個(gè)過程的最好結(jié)果是“瞳孔擴(kuò)張”； 出射光線可以輕微擴(kuò)散以增加其FOV。

總而言之，最先進(jìn)的波導(dǎo)技術(shù)可能會(huì)達(dá)到1920x1080分辨率，接近32Hx18V度FOV，并且沒有傳統(tǒng)組合器解決方案的體積和重量。Magic Leap專利表明其技術(shù)渴望接近120Hx80V度水平FOV，但可能最終達(dá)到50－55度FOV。這可能比傳統(tǒng)的方法更有希望，但也是迄今為止能夠?qū)崿F(xiàn)的承諾。此外，波導(dǎo)組合器也有自己的一系列挑戰(zhàn)。

首先，波導(dǎo)需要很大地精度，非常棘手，并且諸如光聚合物、DCG、鹵化銀等的體積全息介質(zhì)可以因?yàn)榄h(huán)境溫度，濕度和／或壓力而改變。第二，角分辨率隨著擴(kuò)散而衰減（即，F(xiàn)OV對(duì)成像細(xì)節(jié)的權(quán)衡）。最后，還沒有為技術(shù)建立供應(yīng)鏈，因此大規(guī)模生產(chǎn)困難較大，成本較高。更不用說兩家公司高昂的研發(fā)成本。