超表面+自由曲面”突破：耐德佳联合研发多焦平面AR显示系统

近日，由北京耐德佳显示技术有限公司与北京理工大学黄玲玲教授课题组、中科院物理所、新加坡国立大学等国内外顶尖科研团队联合攻关的重磅研究成果——《集成超表面-自由曲面系统实现多焦平面增强现实显示》，作为封面文章正式发表于光电子领域权威期刊《Opto-Electronic Science》（2026年第5卷第1期，DOI:10.29026/oes.2026.250031）。这一创新性成果，标志着我国在AR光学核心技术上实现跨越式突破。

长期以来，主流 AR 显示多为单焦平面设计，易引发人眼 “调节-辐辏冲突”（即眼睛调节焦距与双眼辐辏角度不匹配），导致视觉疲劳，无法满足长时间使用需求；同时，现有技术难以兼顾多深度投影的光学要求、紧凑形态与低成本三大核心诉求。该研究成果，通过跨学科融合与系统性创新，实现了AR显示从“单焦时代”迈向“多焦时代”的关键路径。

三大核心突破，重新定义AR显示未来

1. 光学系统架构革新：全球首创“超表面+自由曲面”固态集成系统

该研究摒弃传统多模块堆叠方案，成功打造出纯固态多焦平面AR显示架构。通过非正交偏振复用超表面、自由曲面光学元件与MicroOLED显示屏的无缝集成，系统仅凭2mm×2mm的超表面透镜与自由曲面透镜，即可实现0.7m、1.5m、3m三档精准虚拟像距切换，为AR设备向“眼镜化”轻薄形态演进奠定坚实基础。

2. 技术破壁：解决“调节-辐辏冲突”行业痛点

针对AR显示长期存在的视觉疲劳问题，该研究创新性地采用偏振复用与单层多原子超表面设计，通过SiO₂衬底上的纳米柱阵列，将三焦平面相位精准编码至不同偏振通道。经机器学习优化后，振幅与相位误差显著降低，有效消除人眼调节与辐辏不匹配，为用户带来真正舒适、沉浸的长时间使用体验。

3. 设计升级：建立“衍射+几何”光学协同优化模型

该研究首次建立光线追迹与衍射理论联合优化模型，通过逐步升级至8阶XY多项式自由曲面，保障透视光路30°×30°视场，在提升虚拟显示清晰度的同时，保持真实环境的自然感知。

耐德佳：从技术研发到产业落地的推动者

作为项目中唯一的企业主体，耐德佳依托国家级专精特新“小巨人”和国家级知识产权优势企业的深厚积累，在技术转化、产业对接与团队协同中发挥核心作用：

· 技术沉淀：凭借在自由曲面与微纳光学领域300余项全球专利，耐德佳为系统提供了关键设计数据库与工艺参数，助力研发周期缩短40%；

· 产业引领：基于多行业落地经验，耐德佳推动团队选择“超表面+自由曲面”高性价比路径，使光学模组成本较全息方案降低50%，更贴合量产需求；

· 协同赋能：公司研发团队深度参与全流程，将实验室参数转化为可落地的工程标准，提升设备在-10℃~50℃严苛环境下的稳定表现。

技术赋能未来，开启 AR 显示 “全真体验” 新纪元

该成果的发表，不仅印证了耐德佳在 AR 核心光学领域的国际话语权，更将推动多焦平面技术在三大场景的突破：

· 消费级市场：助力 AR 眼镜实现 “普通眼镜形态 + 无疲劳观影”，加速从 “小众科技” 向 “日常穿戴” 普及；

· 专业领域：在工业维修、医疗手术等场景，通过多焦平面精准呈现 “近距操作指引 + 远距数据看板”，提升作业效率。

参考文献：

Zhang SF, Gao LN, Zhao YD et al. Integrated metasurface-freeform system enabled multi-focal planes augmented reality display. Opto-Electron Sci 5, 250031 (2026). DOI: 10.29026/oes.2026.250031

来源：耐德佳显示

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