三星方面介绍,名为《用于宽视场全息近眼显示的卷对板可打印RGB消色差超透镜》的论文,凝聚了三星与浦项科技大学联合研究团队的心血,展示了最新研究成果。研究团队成功开发出一种无色彩失真的消色差超透镜,并将其与全息显示器相结合,有效解决了各类光学缺陷和不规则问题。
那么,超透镜究竟是什么?超透镜是由纳米级结构构成的平面透镜,能够对光衍射进行精准控制。与传统凸透镜相比,超透镜在尺寸和厚度上有着巨大优势。传统凸透镜厚度往往达几毫米,有时甚至超过一厘米,而超透镜则薄得多,通常厚度不足0.5毫米。三星表示,基于这些特性,超透镜被视作显示器和相机应用领域潜在的下一代光学元件。
三星指出,尽管超透镜优势显著,但在产品开发过程中仍面临技术挑战。其中,严重的色差(又称色边)问题较为突出,这一问题会导致镜头无法将所有颜色聚焦于同一点,进而在照片中物体边缘产生彩色条纹,造成严重的图像失真。
为攻克色差难题,研究团队对传统超透镜设计方法进行了重新定义。在设计阶段,团队充分考虑所有超结构之间的相互关系,并对它们进行同步设计,摒弃了以往先独立设计单个超结构再将其组装到基板上的方式。据团队报告,采用新方法后,成功在制造过程中消除了色差。
此外,三星透露,研究团队开发的消色差超透镜不仅成功消除了色差,还实现了更短的焦距,这有助于大幅缩小镜头的尺寸并减轻重量。
消色差超透镜如何助力XR显示器发展?超透镜除色差问题,通常还存在其他光学像差,且随着屏幕尺寸增大,图像失真情况会愈发严重。以往这些问题常通过组合多个透镜来解决,而此次研究团队另辟蹊径,将单个消色差超透镜与全息显示器集成,成功实现了宽视野以及清晰、无失真的图像显示。
三星还补充说明,技术验证进一步表明,用消色差超透镜和全息显示器替代传统镜头和显示器,能够打造出紧凑、轻巧的设计,同时提供可减轻眼睛疲劳的虚拟图像。