?? 由 文心大模型 生成的文章摘要
在過去的幾十年中，各類消費電子技術(shù)取得了前所未有的飛躍，一直在向著越來越小，越來越高效發(fā)展，但光學鏡片技術(shù)卻基本在原地踏步，設(shè)計和基本物理原理沒有太大的變化。
這一問題在下一代光學系統(tǒng)（例如用于VR/AR的可穿戴顯示系統(tǒng)）的開發(fā)中形成了瓶頸，目前市場上需要的是更緊湊、輕便且具有成本效益的光學組件。
根據(jù)Phys.org報道，在哈佛大學John A. Paulson工程與應用科學學院（SEAS），一支由應用物理學教授Federico Capasso、Robert L. Wallace和電氣工程高級研究員Vinton Hayes組成的研究團隊一直在開發(fā)新一代的鏡頭，并有望通過使用納米結(jié)構(gòu)的平面鏡片來聚焦光線，代替笨重的曲面鏡片，從而打破光學鏡片的瓶頸。
在2018年，Capasso的團隊開發(fā)了一種無色差、無像差的超透鏡（metalenses），可在整個可見光譜的范圍內(nèi)工作。但這些鏡頭的直徑只有幾十微米，無法在VR和AR系統(tǒng)中實際使用。
目前，該團隊已經(jīng)開發(fā)出了一種直徑2毫米的無色超透鏡，可以無畸變聚焦RGB三種顏色，基于該超透鏡研發(fā)出了一種可應用于VR和AR的小型顯示器。
Capasso表示：“這種先進的鏡片將為新型VR顯示平臺開辟了道路，克服阻礙VR發(fā)展的光學設(shè)備瓶頸?！?/div>
SEAS博士后研究員及論文第一作者Zhaoyi Li說：“使用新的物理學設(shè)計原理，我們開發(fā)了一種平面透鏡來替代當今光學設(shè)備中笨重的曲面透鏡。這是迄今為止最大的RGB無色差金屬化材料，同時也證明了超透鏡可以按比例放大至厘米大小，批量生產(chǎn)并應用于商業(yè)平臺中?！?/div>
該超透鏡使用了二氧化鈦納米鰭片陣列來控制紅綠藍三色光的焦距，以消除色差。為了將鏡片整合到VR系統(tǒng)中，該團隊使用了一種被稱為光纖掃描的方法開發(fā)了一種近眼顯示器。
該顯示器的靈感來自基于光纖掃描的內(nèi)窺鏡生物成像技術(shù)，通過在光纖周圍包裹的壓電管施加電壓，光纖可以全方向掃描顯示組件，形成一個小型化的顯示器，兼具高分辨率、高亮度、高動態(tài)范圍和寬色域等特點。
在VR/AR設(shè)備里，超透鏡將直接被放置于眼睛的前方，顯示器則位于超透鏡的焦平面內(nèi)。顯示器顯示的圖案在超透鏡的幫助下聚焦到形成虛像的視網(wǎng)膜上。對于人眼來說，AR方式下顯示的圖像將成為外界圖像的一部分，與真正的眼睛有一定的距離。
“我們已經(jīng)展示了超光學（meta-optics）平臺如何幫助解決現(xiàn)有VR技術(shù)的瓶頸，以及應用于日常生活中的潛力”，Li表示。
接下來，該研究團隊的目標是進一步增大超透鏡的尺寸。使其能夠適合大規(guī)模生產(chǎn)，并降低超透鏡的生產(chǎn)成本。
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