三维（3D）显示能够给观者带来更逼真的视觉体验，一直以来都是显示技术研究的热点。本文将通过专利数据与技术情况的分析，对全息显示技术的发展历史与现状进行梳理。

 

三维（3D）显示能够给观者带来更逼真的视觉体验，一直以来都是显示技术研究的热点现有的主流3D显示技术，需要观者佩戴专用眼镜，实际体验不佳；而裸眼3D显示则无需附加装置，令观者能够直接看到立体的影像全息显示是最新一代的裸眼3D显示技术，其可以呈现出更加接近真实状态的影像，逐渐成为下一代显示技术的发展方向之一。

本文将通过专利数据与技术情况的分析，对全息显示技术的发展历史与现状进行梳理

1、技术简介目前裸眼3D显示技术主要有光屏障式、柱状透镜式与指向光源式，核心原理都是将不同的图像通过一定方式分别转递给左右眼，利用人的视觉成像特点在人脑中形成3D图像由于需要将图像像素或亮度分拆为不同的单元以分别传递给左右眼，目前的裸眼3D显示技术存在分辨率低、亮度低等明显不足，对于观看的距离与也有一定限制，并且由于图像分拆的单元有限，所呈现3D图像的景深等也不理想。

同时，由于这类3D显示技术是利用人眼的视差产生立体效果，观看时容易产生眼部的疲劳全息显示技术是利用光波的干涉和衍射，记录和呈现物体全部的三维信息与利用视差产生立体效果的技术不同，全息显示技术是将物体的三维影像信息真实地转递给人眼，因而呈现的影像更接近实物，能够为观者带来更好的用户体验。

图1. 电影中所展现的全息显示技术（本图片来源自网络）从技术发展来看，全息显示技术经历了两代第一代全息投影显示技术，是将影像由不同方向或角度投射到特定屏幕，利用光波的干涉和衍射形成3D影像该技术已经较为成熟，常应用于舞台演出、商品展示、博物馆展示等。

全息投影是光学全息影像，形成的立体影像是实像，由于完全透明的空气无法呈现该影像，所以目前必须采用薄膜、玻璃、烟雾或水雾等作为屏幕来呈现全息影像因此，全息投影设备具有较大体积，使用空间条件受限第二代计算机全息显示技术，是通过计算机对影像光波的参数进行计算和模拟，再通过空间光调制器对输出的光波信号进行控制，将记录有全息信息的光波信号输出。

该光波可直接传导至人眼，人眼在光波反向延长交汇处观看到三维立体的虚像由于该技术可不需要屏幕呈现影像，使得全息显示技术的应用场景极大地拓展，被认为是最理想的裸眼3D显示技术方案

2、专利申请量趋势分析基于Incopat专利数据库，截止2018年12月20日共检索到全球范围内涉及全息显示技术的专利申请1886项。

图2. 全息显示技术全球专利申请量趋势从上图可以看出，全息显示专利申请量呈现震荡上升的整体趋势，也反映出全息显示技术仍在探索发展的过程中全息技术诞生于1947年，早期仅用于电子显微镜20世纪60年代随着激光技术与彩虹全息技术的产生，全息显示技术被发明。

1969年，首项关于全息显示技术的专利申请诞生于美国，但在接下来15年内申请量都极少得益于激光技术的快速发展，从1985年起，全息显示专利申请数量增长至年均超过20项20世纪90年代起，数字技术逐步与全息显示技术融合，在全息投影显示技术不断成熟的同时，还诞生了新一代的计算机全息显示技术。

从1996年起相关专利申请量快速增加，1998年和2000年出现了两个峰值随后专利申请量又回归平淡，仅在2007-2008年由于某些重点企业的集中布局，专利申请量短暂出现高峰随着全息显示技术的日趋完善以及应用的逐渐增多，从2011年起专利申请量开始快速增长，2016年已突破180项，由于专利申请公开的滞后，2017年数据尚不完善，但申请量有望进一步突破。

图3. 全息显示技术全球专利申请来源国家/地区分布从来源国家/地区分布来看，美国、中国、日本、韩国、英国、德国和卢森堡七国是全息显示技术的主要研发地，但没有一个占比超过20%，反映出相关技术来源的分散性。

美国是全息显示技术诞生地，自20世纪60年代就有相关专利申请，申请总量也处于领先地位中国在全息显示技术方面专利申请起步较早，80年代末即已有专利申请出现，但整个90年代申请数量极少，2011年后才开始快速增多。

3、申请人分析

图4. 全息显示技术全球专利申请量排名全球专利申请量排名前十位的申请人涉及领域较广，SEEREAL和LIGHT BLUE是专业的全息显示产品制造企业，三星、汤姆逊、飞利浦是电子产品制造企业，京东方和旭硝子是电子元配件制造企业，休斯是飞机制造企业，戴姆勒是汽车制造企业，而韩国电信院则属于科研机构。

德国的SEEREAL公司专利申请量遥遥领先，是全息显示领域最为重要的申请人中国申请人在全息显示技术专利申请方面较为活跃，除京东方外，深圳亿思达、北京理工大学、北京微美云息专利申请量也比较多

图5. 全息显示技术全球主要申请人专利申请量趋势变化全球前十位专利申请人中，休斯飞机、旭硝子、汤姆逊和戴姆勒主要涉及第一代全息显示技术，2002年之后已没有新专利申请提交三星是唯一专利申请覆盖了两代全息显示技术的申请人，并且近年来相关专利布局数量还在增多。

其他申请人的专利申请都仅涉及新一代全息显示技术下面将选取全息显示领域较为重要的专利申请人进行介绍SEEREAL公司德国的SEEREAL公司创立于2002年，是目前全球最领先的全息显示技术企业SEEREAL公司致力于计算机全息显示技术，拥有整套的全息显示技术并对相关技术都进行了专利布局。

图6. SEEREAL公司全息显示装置部件所涉及的专利（本图片来源自网络）采用计算机全息技术呈现全息影像时，由于全息影像信息量巨大，对数据计算的压力非常大现有空间光调制器由于计算能力有限，只能降低全息显示的分辨率。

SEEREAL通过眼球追踪技术追踪眼球瞳孔位置，获得观者正在观看的位置信息，仅计算对两眼视窗区域有贡献的影像部分的全息信息，从而大大降低了数据计算量，使得显示分辨率得以提高相关专利如CN104204926B、US9529430B2与US20170038728A1。

三星电子三星电子是全球知名的移动设备厂商，也是AMOLED显示组件的主要生产商，同时三星也在大力投入全息显示技术的研发与应用三星通过对全息显示组件的改进，致力于全息显示设备的轻量化与小型化，使其更适于实际应用。

目前三星公司研发的全息显示设备类型多样，包括全息眼镜（相关专利CN106842568A）、全息显示器/电视（相关专利US9477101B2与KR1020160042760A）以及全息手机（相关专利US7110796B2）等。

图7. 三星电子全息显示器/电视相关专利示意图（本图片来源自网络）LIGHT BLUE OPTICS英国的Light Blue Optics公司主要研发具备触控功能的全息投影显示系统其曾在CES2010上推出一款全息投影产品Light Touch，可以将任意平面经过投影变成一块具备触控功能的全息显示屏，用户可以利用该产品对多媒体内容和应用程序进行控制，特别适用于商场、消费场所和家庭消费电子产品，相关专利如US8514194B2与GB2466497B。

图8. Light Touch产品在餐厅的应用场景（本图片来源自网络）深圳亿思达亿思达成立于2004年，是3D显示整体解决方案提供商亿思达在全息显示技术上申请专利20项，部分核心专利在美国、欧洲、日本和韩国进行了布局。

其主要技术涉及基于人眼跟踪的全息显示基于该专利技术，亿思达的子公司钛客科技于2014年发布了全球首款全息手机Takee 1

图9. Takee 1全息手机（本图片来源自网络）

4、前景展望2013年周杰伦台北演唱会，运用全息显示实现了邓丽君与周杰伦的“对唱”；2014年公告牌音乐奖颁奖典礼上，利用全息显示将迈克尔·杰克逊在舞台上“复活”；2015年央视春晚，在歌曲《蜀绣》中应用全息显示实现了绚丽的舞台效果。

在众多博物馆、纪念馆中也已采用了全息显示的展示台或表演剧场可见第一代全息投影显示技术已经获得了良好的实际应用，但是应用场景仍旧局限在较小范围

图10. 利用全息显示技术再现的迈克尔·杰克逊（本图片来源自网络）另一方面，适用场景更广泛的新一代全息显示技术的发展依然磕磕绊绊全球首款全息手机Takee 1发布后并未上市销售，亿思达2015年之后在全息显示领域也再没有新的专利申请；高端摄像机制造商RED在2017年推出的Hydrogen One全息手机，其显示效果也差强人意。

但是，随着材料、电子、信息等技术的发展，计算机全息显示技术必将迎来快速发展，SEEREAL和三星电子都在新一代全息显示技术上投入了大量研发精力，京东方近三年也对全息显示进行了重点研发并进行了专利布局在这些行业龙头企业的持续关注与不断投入之下，相信新一代全息显示技术的产品很快会进入市场并逐步成熟，并且极有可能成为未来主流的显示技术。

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