針對(duì)AR/VR 視覺(jué)輻輳沖突引起的眩暈、光學(xué)系統(tǒng)龐大導(dǎo)致的佩戴舒適性低等共性問(wèn)題，近期，亮亮視野與浙江大學(xué)光電學(xué)院共同成立的“第一視角計(jì)算光學(xué)+AI”聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室發(fā)表了題為《Metalens Eyepiece for 3D Holographic Near-Eye Display》的論文，闡釋了一種將三維計(jì)算機(jī)全息術(shù)引入超表面器件的技術(shù)，有望讓AR/VR設(shè)備真正擺脫“笨重” 、“頭暈”的標(biāo)簽。
眾所周知，為了解決色差的問(wèn)題，傳統(tǒng)的成像系統(tǒng)將多個(gè)不同厚度和材質(zhì)的曲面透鏡疊加在一起。再薄、再緊湊則會(huì)導(dǎo)致圖像失真和不清晰，這也是為什么大功率顯微鏡和長(zhǎng)焦鏡頭會(huì)由于透鏡不可打破的物理規(guī)則，廠商們已經(jīng)把鏡頭做的那么大的原因。但是，這種解決方案卻是以增加系統(tǒng)復(fù)雜度和重量為代價(jià)的。
而超表面是能利用納米結(jié)構(gòu)聚光進(jìn)而達(dá)到避免色差出現(xiàn)的平面，且能形成特定的重復(fù)模式模擬折射光線的復(fù)雜曲率，使其沒(méi)有傳統(tǒng)透鏡笨重，并能在減少畸變的情況下改善聚焦光線的能力。因此，超表面被視為光學(xué)領(lǐng)域的一項(xiàng)革命性技術(shù)，有望徹底顛覆傳統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)中繁瑣的透鏡組，使得手機(jī)、相機(jī)、監(jiān)控?cái)z像頭等產(chǎn)品都變得更小、更薄、更輕。
在全球光學(xué)機(jī)構(gòu)的努力下，如今的超表面的厚度能夠做到比普通鏡片薄10萬(wàn)倍，并且擁有易生產(chǎn)、成本低等優(yōu)勢(shì)。
但是，超表面仍然存在著缺陷，那就是層間串?dāng)_問(wèn)題，使得成像質(zhì)量難以控制，這就需要引入全息術(shù)來(lái)解決光波的調(diào)控能力，但這又有新的難點(diǎn)誕生，即圖像計(jì)算量增大、計(jì)算速度受到制約，再加上不同深度的圖像不隨全息圖平鋪的位置而變化，最終導(dǎo)致三維圖像被割裂等問(wèn)題。
本次研究設(shè)計(jì)了一種結(jié)合了5毫米直徑的超構(gòu)透鏡和基于菲涅耳衍射的三維CGH的MCGH-NED系統(tǒng)，讓不同深度的圖像重建時(shí)，圖像中心保持一致，同時(shí)利用全息圖中不同層間不重疊的特點(diǎn)，消除了層間串?dāng)_問(wèn)題，提升了三維全息成像質(zhì)量。本次研究成果是業(yè)界首次在同一近眼顯示系統(tǒng)中解決了光學(xué)結(jié)構(gòu)體積偏大和視覺(jué)輻輳沖突這兩核心問(wèn)題，也是亮亮視野在北京市科委超表面研發(fā)課題上獲得的又一突破性成果，這為后續(xù)AR/VR設(shè)備廣泛應(yīng)用提供了有效技術(shù)支撐。
