增强现实(augmented reality,AR)显示,通过AR系统中的光学融合器将虚拟信息和真实场景同时呈现在使用者眼前,因而给使用者带来与手机或者电脑等设备不同的体验。然而,市场上的许多AR头戴显示设备通常存在一些亟需解决的问题,比如,聚焦-辐辏矛盾、光能利用率低,设备体积庞大,等等。因此,本文围绕AR的光学系统展开研究,旨在解决聚焦-辐辏矛盾以及提高光能利用率。研究成果概括如下:1.基于聚合物稳定蓝相液晶(polymer-stabilized blue phase liquid crystal,PS-BPLC)光学融合器的AR显示。传统的AR系统光学融合器一般是分光镜或光栅。分光镜的透过率和反射率之和≤100%,也就是说它们无法同时超过50%;光栅的制作工艺相对较复杂。PS-BPLC对于偏振和波长匹配的入射光具有很好的反射特性,而对不匹配的光呈现高透过率特性。因而采用制作相对容易的PS-BPLC作为融合器,可以同时兼顾透过率和反射率。2.基于胆甾相液晶(cholesteric liquid crystal,CLC)的多平面显示。众多AR显示设备采用视差式显示技术为使用者提供3D信息,然而,这种技术会造成聚焦-辐辏矛盾,从而造成使用者出现眩晕等不适。多平面显示技术是一种真3D显示技术,能正确或近似正确为使用者提供所有深度信息。本文针对一些多平面显示设计存在驱动电压过高等问题,提出一种具有紧凑、低电压等优点的多平面显示系统。实验中,系统的驱动电压低至12V,并且实验证明该系统能正确地提供深度信息。