美国改变未来全息眼镜问世？或取代手机，彻底改变我们的生活？

3D全息成像可能真的要来了，真的就要进入我们普通人的世界了。

斯坦福大学近日宣布取得突破，可以让佩戴普通眼镜的你，在眼前的真实世界图像上，叠加显示全彩色的3D全息图像，真正实现科幻电影中那种神奇的全息成像，这意味着苹果看起来岌岌可危的头显，又有新的希望了吗？求生欲旺盛的库克，是不是已经在去斯坦福的路上了呢？

苹果头显是一套较为笨重的设备，通过十多个摄像头，来捕捉头显内外的各种信息，显示在内外两套显示屏上，创造一个虚拟和现实结合的世界。也就是说你戴上头显，实际是把你的视线和外界完全隔绝了，你眼前看到的现实世界，是摄像头帮你看到的，而朋友们看到你炯炯有神的大眼睛，实际也是摄像头拍摄你眼睛的投影，是不是感觉非常的怪异？

而斯坦福的这项技术，是将波导技术、纳米光子学和人工智能相结合，实现的真正的增强现实，直接在你眼前显示全彩色3D全息图像，和科幻电影中的区别似乎只有一个，那就是电影里大家不用戴眼镜，裸眼就可以看到全息图像，斯坦福这项技术，还需要戴上一副眼镜而已。

但即使这样，你是不是还是异常期待？今天我们就来看看，科学家们是如何实现这个神奇技术的。

目前的头显虽然都说是增强现实，但正如我前面所说，它们增强的实际是虚拟现实，你眼前都一抹黑了，还有啥现实？要是有黑客把它黑了，在你眼前显示虚假的欺骗图像，你一脚踩进沟里火里都有可能。不仅如此，这还导致设备非常复杂，很难减轻体积和重量，并且佩戴者也不太舒服，降低了增强现实体验，那种沉浸式的真实感。

研究人员想到了80年前，出现的3D全息技术，这是一种利用光的干涉和衍射原理，来重现物体三维形象的技术。如果能将图像投影到普通眼镜上，创造具有三维深度的全息图像，不就可以实现真正的增强现实了吗？

然而全息技术发明那么多年了，却一直只存在于科幻电影中，现实世界的零星研究，得到的也只是无法大规模变现的成果，以致到现在我们都还只能惊叹于它的科幻，原因就是全息技术的实现面临很多挑战：一是需要大量的计算资源，来模拟光波的传播和干涉，二是需要复杂的光学系统，来精确控制光波的相位和振幅，三是需要高精度的纳米级制造技术，准确操控光波的微结构，此外，物理、技术、成本及用户体验，等多方面的挑战，也严重制约了它的发展。

斯坦福大学的研究，通过纳米光子学和波导技术上的现代突破，利用先进的纳米技术，来设计制造复杂高效的，超表面波导结构，结合人工智能机器学习，来预测和优化结构性能，从而可以精确控制，和调整图像的生成过程，自动校正光学畸变和提升图像质量，在镜片上创建具有深度感的，全彩3D全息图像，让虚拟对象看起来更为真实自然，就像它们真的在你周围环境中一样。

这其中最关键的就是波导，这是一种可以精确引导，光波传播的光学元件，通常由高折射率的材料制成，利用全反射原理，和极薄的微小超表面结构，有效地把光波“囚禁”在内部，让它们沿着特定路径传播，而不是随意散射，并可以调整相位和振幅，从而创建所需的图像效果。

这些可能有点不好理解，简单来说就是，通过电子束蒸发、光刻、蚀刻等技术，制造出具有纳米结构的波导超表面镜片，相当于把一个传统的大镜片，分割成无数纳米级微镜片的组合，每一个微镜片都可以独立控制，从而可以通过基于人工智能的波传播模型，和安装在镜腿上的小型全息显示器，来实现具有真实景深效果的3D全息图像。

是不是太神奇了？一副普通眼镜，就可以让佩戴者既看到现实世界，又有增强现实图像的加持，为真正的3D全息增强现实眼镜铺平了道路，是不是比苹果现在的头显，看起来还要先进得多？如果苹果头显能够利用这项技术，是不是就可以克服，现在的所有缺点，极有可能取代目前的智能手机，成为未来人手一部，不，是人脸一副的智能设备，彻底改变我们的生活呢？

科幻真的就要成真，未来真的就要来了吗？

这项研究发表在5月8日的《自然》杂志上，可以开放获取，真的是良心啊，斯坦福看起来不差钱，有兴趣的朋友可以去看看：

https://www.nature.com/articles/s41586-024-07386-0