Swave Photonics分享：AR显示为何难如人意？全息术或带来转机
全息术或成AR显示破局关键
（映维网Nweon 2026年04月07日）全息显示技术开发商Swave Photonics正致力于为空间智能计算时代开发世界首个真正的全息显示平台。这家公司认为，当前主流的DLP、LCoS和MicroLED显示技术不仅功耗高、体积大，而且因固定焦平面引发了令人不适的视觉辐辏调节冲突。不过，一个75年前诞生的全息术或许能成为破局的关键。随着基于相变纳米像素和CMOS工艺的动态全息显示取得突破，真正符合人眼视觉习惯、轻薄且低成本的AR眼镜，正从科幻走向现实。
下面是Swave Photonics分享的整理：
Meta Ray-Ban的巨大成功，以及Rokid和RayNeo等众多厂商推出的新款AI智能眼镜，都证明市场对设备存在需求。消费者愿意购买，是因为与以往的智能眼镜尝试不同，最新一代产品时尚、轻便，并能以极其便捷的方式增强日常生活。你可以通过音频接口听音乐、拍照、获取导航指引。
提高设备有用性的下一步（或许是迈向下一个主要移动计算平台的关键），就是增加AR显示功能。然而，受限于当前显示技术（如DLP、LCoS和MicroLED）的能力，AR+AI智能眼镜要实现大规模普及面临严峻挑战。
DLP、LCoS和MicroLED等显示技术不仅功耗高、体积大、制造难度高且价格昂贵，更重要的是，它们的工作方式完全不符合人眼视觉系统的预期。如果目标是全天佩戴AR+AI智能眼镜，这种人因因素必须得到解决。
AR+AI智能眼镜面临的人因挑战
DLP、LCoS和MicroLED显示技术均采用基于波导的系统。波导是一种薄而透明的透镜，利用全内反射将微型显示屏发出的光导向佩戴者的眼睛，从而将数字图像与真实世界视图融合在一起。波导系统为每只眼睛提供一个显示屏来生成立体图像，但它们需要固定焦距平面，通常约在1米深度。这限制了显示图像只能自然对齐到单一深度，从而制约了众多需要在不同深度精确放置图像的应用场景。如图1所示，大多数AR应用（如导航）需要在不同时间为用户提供多个焦平面的提示。
当显示系统仅在单一固定深度呈现视觉内容时，用户的体验往往会显得不自然且不舒服。这主要是由于众所周知的视觉辐辏调节冲突问题，亦即在用户预期看到某个距离的真实图像（图2左），但实际上眼睛却聚焦在显示图像的显示屏（图2右）。
视觉辐辏调节冲突不仅会引起恶心等不适感，而且对需要长时间佩戴的设备构成了重大挑战。研究表明，至少需要三个焦平面才能达到用户的视觉舒适度；焦平面越多，效果越好。遗憾的是，对于基于波导的AR显示，目前尚无实用的解决方案来解决这一问题。
处方镜片带来的另一个挑战
全球有近40亿人佩戴眼镜，据估计，全球约75%的成年人需要某种形式的视力矫正。AR显示必须满足这个群体的需求，通常的做法是在基于波导的系统中添加定制的矫正光学元件。但这增加了成本、重量和供应链的复杂性，同时给最终用户带来严重不便。
解决上述需求的方法是全息技术
全息术由Dennis Gabor于1947年（晶体管诞生的同一年）发明。全息术采用了一种与使用波导的传统显示截然不同的方法：它重构光的波前，而不是投射平面图像。由于它重现了原本会从真实物体上发出的光线，人眼能够感知自然的深度线索并正确对焦，从而从根源上解决了视觉辐辏调节冲突。
然而，尽管自75多年前全息术发明以来，我们在无数科幻电影中见过它的身影，但动态全息显示一直未能实用化。
为什么动态全息技术如此困难？
主要原因之一是显示像素尺寸。视场角（衍射角）与像素尺寸之间存在非常强的非线性关系。下图展示了这种关系，像素尺寸小于光波长时视场角会迅速增大。这十分合理，因为像素相当于光束转向器，其尺寸必须小于它所操控的光的波长。DLP、LCoS和MicroLED等现有显示技术最先进像素尺寸为2微米，比所需尺寸大了一个数量级。这使得动态全息技术不切实际。
基于半导体的全息调制器最新进展
最近，基于半导体的全息调制器取得了进展，使得动态全息技术能够在紧凑型设备中实现。通过使用相变材料作为像素，像素尺寸首次可以做到小于光波长。相变材料通过快速加热从一种相态（晶态）转变为非晶态，从而改变材料的光学特性（如折射率）。相变材料已广泛用作可重写DVD的存储材料或嵌入式非易失性半导体存储器。
所以，相变纳米像素可以采用标准的CMOS代工厂工艺制造，使得动态全息显示的成本极低且易于扩展。这是一种兼具光子学性能与CMOS半导体经济效益的方案。
全息显示利用计算衍射来形成图像，用计算能力（借助摩尔定律）来换取光学复杂度的降低。全息技术能够实现真正的3D图像放置和动态深度控制，无需额外光学元件即可解决视觉辐辏调节冲突和处方矫正问题。
如今，数亿甚至数十亿个相变纳米级像素可以集成在一个微小的CMOS芯片中。动态全息显示可以提供人眼视觉系统所期望的真实3D图像，同时具备高光学效率、轻薄的外形和更低的功耗，而所有这一切对于AI+AR智能眼镜的大规模普及都至关重要。
