AR显示技术的破局者：激光显示工作组挑战Micro-LED技术市场
即将问世的AR显示方案基本上都是借助micro-LED技术在特制的AR透镜组系统成像的。而如今，新成立的 AR 联盟（AR Alliance）“激光显示 AR 工作组” 正致力于挑战这一现状。该工作组由行业资深专家、Meta Reality Labs 前光学与显示首席技术官 Barry Silverstein 领导，旨在汇聚产业界与学术界的合作伙伴，共同推动 AR 激光显示技术的进步。
虽然 Micro-LED 为 Meta、Snap、Xreal 及华为等公司追求的“时尚型智能眼镜”提供了一条可行路径，但该技术可能正面临技术成就的瓶颈。特别是在对功耗效率要求更苛刻的大尺寸显示领域，以及在追求Silverstein 个人非常推崇的全息显示（Holography）和转向视网膜投影（Steered Retinal Projection）等挑战性技术时，这一瓶颈尤为明显。
上个月，该工作组在丹佛举行的 Optica “光学前沿 + 激光科学”（FiO LS）大会上举行了首届会议，吸引了 50 多家公司的关注。激光显示在 AR 领域并非新鲜事，Silverstein 以 2019 年发布的 Microsoft HoloLens 2 为例指出，自那时以来的技术进步主要由各个组件厂商推动，而非系统集成商。尽管单项技术组件已取得长足进步，但如何将这些碎片整合为完整的系统解决方案，依然是一个巨大的挑战。
基于激光的图像显示技术为更复杂的设计和先进应用提供了广阔的发展空间。（图片由Brilliance提供）
从碎片到生态——激光显示的集成之路
该工作组将整合各组件厂商的零散成果，研究如何将它们有机地结合在一起。
“尽管很多人认为直接从转向视网膜投影起步那才是终极方案，但我认为这也未必，毕竟现在也还没完全掌握实现它的所有路径，”Silverstein 表示，“相反如果你从基础的激光投影仪和简单的激光系统开始，就能逐渐建立起一个产业；随着产品销售带来回报，投资自然会随之增长。”
除了参加 FiO LS 大会的公司外，该工作组已经引起了业界和学术界的极大兴趣。艾迈斯欧司朗（ams OSRAM）、TDK、TriLite、Swave Photonics、Brilliance、OQmented、Meta 和 Ushio 等公司均已加入，弗劳恩霍夫研究所（Fraunhofer）和罗切斯特大学等学术与研发巨头也位列其中。
至于 Silverstein 本人，他已于上周正式入职罗切斯特大学：他将领导该校新成立的扩展现实研究中心（Center for Extended Reality）。
业界协同发展
组建一个拥有 50 多名参与者的工作组是一项重大工程，需要持续的精心维护。招募成员仅是第一步，确保所有参与者都能开诚布公地协作才是更大挑战。"我们习惯于竞争性工作模式，总想着保护核心技术，"西尔弗斯坦坦言，"但理性思考后会发现：现在尚未形成实际业务，究竟要保护什么？"
工作组当前首要任务是打造验证技术可行性的原型演示机（Demonstrators）。协同创新已成为光子学界的重要趋势，这也是工作组成功的关键。
“我不一定非得是那个亲身展示原型机的人，但我同样能从中受益，”Silverstein 指出，“这对企业、尤其是小公司来说，是一个有趣的策略转变。”
Silverstein 表示，目前虽然已经有一些演示，但往往存在局限性——因为它们大多使用了专为 Micro-LED 设计的光波导镜片。
“结果自然不尽如人意，”他说，“毕竟那是为 Micro-LED 系统设计的，而激光是完全不同的光源。”
糟糕的演示会导致错误的结论——例如，让人误以为激光显示的成像质量无法达到 Micro-LED 系统的水平。为了避免这些潜在的挫折，工作组正在制定一套标准，以实现高质量演示中的组件互换性。初期的许多工作（包括这些演示）都将聚焦于改变市场认知，让潜在客户对激光显示的可行性得出更客观、更新颖的结论。
颇具讽刺意味的是，这项技术既因缺乏基础生态而被视为过于前沿，又因六年前应用于商业折戟的HoloLens 2而显得过时。
由ams OSRAM生产的RGB光源模块。图片由ams OSRAM提供。
我们可以预见，Meta、Snap、华为等潜在客户对这项技术的接纳程度，将成为衡量工作组早期成功的重要标尺。西尔弗斯坦认为，如果这些企业的决策者能够感知到基础生态的成熟度，看到知名企业与初创公司并肩协作——这些企业都具备规模化能力——那么信任感的建立就可能扭转技术应用的局势。无论如何，多种技术共存的空间是存在的。毕竟眼镜形态多样，人们常会为特定用途配备多副眼镜，AR眼镜很可能也会呈现类似格局。
消费者引导
技术不仅需要说服业内人士，还必须赢得消费者的认可。“戴上一副装有激光器的眼镜，可能会让人们产生顾虑，”Silverstein 说。
消费者的态度始终是未来成功的关键。虽然行业内部深知激光驱动系统既安全又高效，但大众对激光安全的认知尚缺乏细微的辨别力。事实上，大多数现代智能手机中都有指向用户面部的激光器，但这尚未成为常识。
Silverstein 表示：“你需要走在大众认知前面，向人们解释，汽车上搭载的激光雷达（LiDAR）亮度要比智能眼镜里的激光高得多。”
除了证明 LCoS（硅基液晶） 和 LBS（激光束扫描） 方案的可行性外，工作组还需要有效传达激光技术的优势和改良潜力。鉴于激光与 Micro-LED 这两项竞争技术的高度专业性，这种沟通本身就充满挑战。例如，Micro-LED 在产生光子方面效率可能更高，但它们是宽带、大扩展度（Etendue）且非偏振的光源。相比之下，激光凭借其偏振性和小扩展度，可以在受控的角度空间内提供更高的效率。
全息显示等前沿应用，以及西尔弗斯坦追求的转向视网膜投影，这些最终都必将依托激光技术实现。除应用场景外，隐私保护是另一焦点。偏振和窄频带特性可以确保智能眼镜的内容仅供佩戴者本人观看。此外，该技术还提供了利用超构表面（Metasurfaces）和衍射光学器件来打造更紧凑、更高效方案的机会。诸如超构表面和光子集成电路（PICs）等新兴技术提供了广阔的改进空间。它们也可能是克服注视点渲染视觉（Foveated Vision）等挑战的关键，而这正是实现转向视网膜投影必须解决的问题。
Silverstein 预计，通过良好的分工和明确的焦点，工作组将能迅速达成各项规格和要求；产品优化可能还需一年，随后进入约两年的产品流水线开发期。
根据各公司应对这些挑战的速度和积极程度，采用激光显示的显示产品可能会在 3 到 4 年内上架销售。
当然，工作并不会随着商业化和消费者采纳而结束。现有技术已经提供了充足的创新机会。然而，包括超构表面和 PIC 在内的许多技术尚未发挥出全部潜力。
“就我而言，”Silverstein 说，“AR 显示才刚刚处于起步阶段。”
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