市面上充斥著各種各樣的AR眼鏡、AR應(yīng)用，每個(gè)人都在談全息，每個(gè)人似乎都實(shí)現(xiàn)了全息。就AR眼鏡來說，到底誰才是在真正的全息呢？

1光的反射

AR眼鏡的起源要從光的反射開始說起，當(dāng)前的AR眼鏡，無論是號(hào)稱黑科技的HoloLens，還是成也宣傳敗也宣傳的Google Glass, 神秘傳說的Lumus,常常出現(xiàn)的Epson, 抑或低調(diào)內(nèi)斂顯示效果充滿著濃濃的上世紀(jì)風(fēng)格的Sony SmartEyeglass。每一個(gè)要稱之為AR眼鏡的設(shè)備首先要實(shí)現(xiàn)虛實(shí)融合。

從視覺上說，虛實(shí)融合想要做的就是讓用戶既看到虛擬的圖像又看到真實(shí)的世界。那虛擬的圖像可以通過投影來實(shí)現(xiàn)，真實(shí)的世界就是真實(shí)的世界啦。

比如我們可以這樣，把虛擬的物體放在我們的眼前，同時(shí)看外面的世界，這樣一定就能同時(shí)看到虛擬圖像和實(shí)際的世界。

很顯然這會(huì)遮擋用戶觀看真實(shí)世界的正常視線。所以，人們會(huì)想到利用我們小學(xué)就學(xué)過的光的反射原理，把虛擬圖像光源放在眼睛側(cè)面或上面，然后通過反射使虛擬圖像進(jìn)入到人的眼睛里。如下所示：

這就是AR眼鏡中常見的棱鏡反射方案，這個(gè)示意圖只是極其簡(jiǎn)化版本，在真實(shí)使用過程中，會(huì)根據(jù)需要進(jìn)行多次反射，可能會(huì)使用球面非球面等不同的反射鏡。比如Google glass 。

2鏡片變薄

但是如果單純的用棱鏡反射，鏡片太大且太厚，所以，有一種方法是把單個(gè)反射結(jié)構(gòu)切割成多層反射層結(jié)構(gòu)，每個(gè)反射層反射相同的圖像，相互平行的多個(gè)反射鏡反射出平行光進(jìn)入人眼。通過這種方式，可以讓鏡片變薄。

3鏡片繼續(xù)變薄

同樣的道理，如果我們繼續(xù)將鏡片細(xì)分成很多很多個(gè)平行的反射層結(jié)構(gòu)，是不是可以讓鏡片更薄呢？以及怎么樣才能讓鏡片變成這種足夠細(xì)小的很多個(gè)平行的反射層結(jié)構(gòu)呢？ 普通的反射棱鏡肯定是不能做到這么小的，這時(shí)候就要利用光學(xué)中的干涉原理結(jié)合特殊的材料實(shí)現(xiàn)。

4干涉與衍射

我們可能沒有見到過光的干涉，但是水波干涉是很常見的。同水波的干涉類似，通過利用兩束光波進(jìn)行干涉可以形成干涉圖樣。而有些材質(zhì)的折射率可以因?yàn)楣庹斩l(fā)生變化。我們可以通過利用兩束相互干涉的光照射到某些特殊材質(zhì)上，經(jīng)過顯影定影記錄下對(duì)應(yīng)的干涉圖樣，實(shí)現(xiàn)前面需要的無數(shù)個(gè)細(xì)小平行的結(jié)構(gòu)。

然后，當(dāng)物光再次以某種角度照射到該材質(zhì)上，物光會(huì)發(fā)生衍射。衍射使光的傳播方向發(fā)生變化而入射到人的眼睛里，也就是實(shí)現(xiàn)了我們想要的光的轉(zhuǎn)折。

也就是說，通過利用兩束光在介質(zhì)材料中干涉的方法，我們可以記錄下周期性的干涉圖樣，當(dāng)物光再次通過這種介質(zhì)時(shí)，就能夠按照我們的需要進(jìn)行光路轉(zhuǎn)折，進(jìn)入到人眼睛里。

5那么光柵又是什么？

光柵是大量等寬等間距的平行狹縫構(gòu)成的光學(xué)結(jié)構(gòu)，是一種周期性的排布結(jié)構(gòu)。上面通過兩束光的干涉并記錄在材料中，實(shí)現(xiàn)了我們想要的很多個(gè)平行排布的周期性結(jié)構(gòu)，記錄完成的材料就是一種光柵。

6光波導(dǎo)呢？

光波導(dǎo)是利用光的全反射原理引導(dǎo)光波在其中傳播的一種介質(zhì)裝置。是用來導(dǎo)光的，我們經(jīng)常玩的一種玩具就是光波導(dǎo)。

體現(xiàn)在AR眼鏡里，就是光的傳輸方式采用了光波導(dǎo)，傳輸過程可以是這樣的：

7全息在哪里？

全息，是指光的全部信息，是來自光學(xué)的一個(gè)概念，一般指光的振幅和相位信息?？梢岳斫鉃檎穹屇愀惺艿焦獾膹?qiáng)度而相位讓你感受到物體的三維信息。

在繼續(xù)講述之前，我們先插播一個(gè)小實(shí)驗(yàn)：

所有的光學(xué)全息課程中，一個(gè)最簡(jiǎn)單的例子，就是小熊貓（或者其他任何三維物體 ）的全息成像和再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)。 一束激光打在小熊貓身上而漫反射出的是物光，另外一束相同波長(zhǎng)的光作為參考光，物光與參考光發(fā)生干涉，即可以在全息干板上記錄下小熊貓的全息圖。這個(gè)過程是干涉記錄，記錄完成的全息干板大概長(zhǎng)這個(gè)樣子：

實(shí)際上單純?nèi)搜凼菬o法從全息圖上看出全息圖的內(nèi)容的，只有利用參考光通過全息干板成像（形成全息圖的像），才能進(jìn)行復(fù)現(xiàn)，看到真正的三維的全息的圖像。這個(gè)過程就是衍射再現(xiàn)。這時(shí)候的圖像既有光強(qiáng)又有相位，是真正的全息圖像。表現(xiàn)在觀察的效果就是，用戶通過裸眼可以看到一個(gè)立體的小熊貓，轉(zhuǎn)動(dòng)全息干板可以看到不同角度的三維圖像。

實(shí)驗(yàn)過程是這樣式兒的：

也就是說，真正光學(xué)意義上的全息是利用光的干涉原理通過將3D物體的影像記錄在某種材質(zhì)上（例如全息干板），通過光的衍射再現(xiàn)記錄物理的三維圖像的過程。簡(jiǎn)單的說，全息就是干涉記錄，衍射再現(xiàn)。

8誰在騙人？

你是不是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了，全息過程的記錄和再現(xiàn)是干涉記錄衍射再現(xiàn)，全息光柵的制作過程同樣是兩束光進(jìn)行干涉，成像時(shí)候通過衍射原理讓物體的光發(fā)生反射進(jìn)入人眼。也就是眼鏡鏡片的制作過程中利用了全息技術(shù)。

那么，我們從AR眼鏡中看到的像到底是不是全息圖像？

從嚴(yán)格的光學(xué)意義上來講，不是。

Sony SmartEyeglass 與HoloLens稱為全息AR眼鏡的原因在于，其鏡片的制作過程或者是成像過程中利用了全息技術(shù)。鏡片的作用依然只是對(duì)圖像源投出的光線進(jìn)行偏轉(zhuǎn)最終輸出平行光線進(jìn)入人眼。用戶的左右眼睛接受到的都是單純的2D平面圖像。依然只包含光強(qiáng)信息，沒有相位信息，并不是光學(xué)意義上的全息圖像。

從目前被大家認(rèn)可的程度來講，是！

雙目立體視覺與SLAM即時(shí)定位與地圖構(gòu)建

用戶之所以能夠看到立體的三維物體，但是卻不能稱之為全息影像，主要因?yàn)閮蓚€(gè)方面：

1. AR眼鏡輸出給用戶左右眼睛的是兩幅有一定視差的2D平面圖像。通過利用兩個(gè)眼鏡的視覺差，模擬用戶觀察真實(shí)世界的行為，造成一種3D視覺的假象，是通過技術(shù)手段在欺騙用戶的眼睛。

2. 通過計(jì)算機(jī)技術(shù)（比如SLAM）實(shí)時(shí)的對(duì)環(huán)境進(jìn)行重建并計(jì)算用戶當(dāng)前的位姿。根據(jù)用戶和環(huán)境的相對(duì)位置，將用戶在該角度下應(yīng)該看到的圖像計(jì)算出來并顯示顯示給用戶。依然是通過計(jì)算給用戶造成一種自己可以360°看到物體的假象。

所以個(gè)人認(rèn)為，HoloLens給用戶輸出的圖像，稱為360度雙目立體成像更合適一些。但是現(xiàn)在越來越多的用戶已經(jīng)認(rèn)可看到360°的立體物體代表著全息顯示。如果從這種意義上講，全息是指三維物體的全部信息（立體顯示和360°顯示），而不是光學(xué)上的光強(qiáng)和相位意義上的全息，那么小編覺得是可以部分表示贊同的。

換個(gè)角度講，光學(xué)意義上的全息圖像不管用戶有沒有在觀看，物體都是三維立體的，是絕對(duì)意義上的三維的。但是HoloLens的全息圖像只有在人眼觀察的情況下才是三維立體的，沒有觀察的情況下只是2D的圖像。

但是，網(wǎng)絡(luò)上經(jīng)常出現(xiàn)的認(rèn)為隨便一張能夠發(fā)出輝光效應(yīng)的2D的圖像，或者是通過反射鏡反射的藍(lán)色輝光圖像就鬧哄哄的稱之為實(shí)現(xiàn)了全息顯示的文章或者報(bào)道，就有點(diǎn)太夸大其實(shí)，實(shí)在是在誤導(dǎo)大眾了。

9補(bǔ)充幾句

當(dāng)然了，前面的都是最最簡(jiǎn)單的介紹，實(shí)際應(yīng)用中即使是簡(jiǎn)單的棱鏡反射，也遠(yuǎn)比圖中表示的復(fù)雜的多。舉個(gè)栗子說，棱鏡反射的反射面可以是平面(例如Google glass)，可以球面或者自由曲面（例如Epson BT300），傳輸?shù)墓饪梢允亲匀还庖部梢允瞧窆猓ū热鏛umus）。而任何一種都可以利用光波導(dǎo)對(duì)光進(jìn)行傳輸。