美國改變未來全息眼鏡問世？或取代手機，徹底改變我們的生活？

3D全息成像可能真的要來了，真的就要進入我們普通人的世界了。

斯坦福大學近日宣佈取得突破，可以讓佩戴普通眼鏡的你，在眼前的真實世界圖像上，疊加顯示全綵色的3D全息圖像，真正實現科幻電影中那種神奇的全息成像，這意味着蘋果看起來岌岌可危的頭顯，又有新的希望了嗎？求生欲旺盛的庫克，是不是已經在去斯坦福的路上了呢？

蘋果頭顯是一套較爲笨重的設備，通過十多個攝像頭，來捕捉頭顯內外的各種信息，顯示在內外兩套顯示屏上，創造一個虛擬和現實結合的世界。也就是說你戴上頭顯，實際是把你的視線和外界完全隔絕了，你眼前看到的現實世界，是攝像頭幫你看到的，而朋友們看到你炯炯有神的大眼睛，實際也是攝像頭拍攝你眼睛的投影，是不是感覺非常的怪異？

而斯坦福的這項技術，是將波導技術、納米光子學和人工智能相結合，實現的真正的增強現實，直接在你眼前顯示全綵色3D全息圖像，和科幻電影中的區別似乎只有一個，那就是電影裏大家不用戴眼鏡，裸眼就可以看到全息圖像，斯坦福這項技術，還需要戴上一副眼鏡而已。

但即使這樣，你是不是還是異常期待？今天我們就來看看，科學家們是如何實現這個神奇技術的。

目前的頭顯雖然都說是增強現實，但正如我前面所說，它們增強的實際是虛擬現實，你眼前都一抹黑了，還有啥現實？要是有黑客把它黑了，在你眼前顯示虛假的欺騙圖像，你一腳踩進溝裏火裏都有可能。不僅如此，這還導致設備非常複雜，很難減輕體積和重量，並且佩戴者也不太舒服，降低了增強現實體驗，那種沉浸式的真實感。

研究人員想到了80年前，出現的3D全息技術，這是一種利用光的干涉和衍射原理，來重現物體三維形象的技術。如果能將圖像投影到普通眼鏡上，創造具有三維深度的全息圖像，不就可以實現真正的增強現實了嗎？

然而全息技術發明那麼多年了，卻一直只存在於科幻電影中，現實世界的零星研究，得到的也只是無法大規模變現的成果，以致到現在我們都還只能驚歎於它的科幻，原因就是全息技術的實現面臨很多挑戰：一是需要大量的計算資源，來模擬光波的傳播和干涉，二是需要複雜的光學系統，來精確控制光波的相位和振幅，三是需要高精度的納米級製造技術，準確操控光波的微結構，此外，物理、技術、成本及用戶體驗，等多方面的挑戰，也嚴重製約了它的發展。

斯坦福大學的研究，通過納米光子學和波導技術上的現代突破，利用先進的納米技術，來設計製造複雜高效的，超表面波導結構，結合人工智能機器學習，來預測和優化結構性能，從而可以精確控制，和調整圖像的生成過程，自動校正光學畸變和提升圖像質量，在鏡片上創建具有深度感的，全綵3D全息圖像，讓虛擬對象看起來更爲真實自然，就像它們真的在你周圍環境中一樣。

這其中最關鍵的就是波導，這是一種可以精確引導，光波傳播的光學元件，通常由高折射率的材料製成，利用全反射原理，和極薄的微小超表面結構，有效地把光波“囚禁”在內部，讓它們沿着特定路徑傳播，而不是隨意散射，並可以調整相位和振幅，從而創建所需的圖像效果。

這些可能有點不好理解，簡單來說就是，通過電子束蒸發、光刻、蝕刻等技術，製造出具有納米結構的波導超表面鏡片，相當於把一個傳統的大鏡片，分割成無數納米級微鏡片的組合，每一個微鏡片都可以獨立控制，從而可以通過基於人工智能的波傳播模型，和安裝在鏡腿上的小型全息顯示器，來實現具有真實景深效果的3D全息圖像。

是不是太神奇了？一副普通眼鏡，就可以讓佩戴者既看到現實世界，又有增強現實圖像的加持，爲真正的3D全息增強現實眼鏡鋪平了道路，是不是比蘋果現在的頭顯，看起來還要先進得多？如果蘋果頭顯能夠利用這項技術，是不是就可以克服，現在的所有缺點，極有可能取代目前的智能手機，成爲未來人手一部，不，是人臉一副的智能設備，徹底改變我們的生活呢？

科幻真的就要成真，未來真的就要來了嗎？

這項研究發表在5月8日的《自然》雜誌上，可以開放獲取，真的是良心啊，斯坦福看起來不差錢，有興趣的朋友可以去看看：

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