厘米级多波长消色差金属透镜助力虚拟现实近眼显示技术突破

为解决传统透镜在虚拟现实近眼显示（NEDs）中体积大、视场窄等问题，研究人员开发出厘米级红绿蓝（RGB）消色差金属透镜，采用卷对板技术实现高数值孔径（NA）和可扩展制造，集成计算机生成全息（CGH）技术优化显示效果，推动NEDs轻量化与高性能发展。

　　金属透镜在虚拟现实系统中展现出替代传统透镜的潜力，有望实现更轻便、紧凑的近眼显示（NEDs）。然而，在实际应用所需的厘米级尺寸下，以往的多波长消色差金属透镜面临大规模生产困难以及数值孔径（NA）低等问题，限制了其在NEDs中的应用。本文介绍了一种采用卷对板技术制造的厘米级红、绿、蓝（RGB）消色差金属透镜，并探索其在NEDs中的应用前景。该金属透镜通过拓扑逆向设计，并利用有限差分时域仿真对整个区域（~10,000λ）进行设计，能够利用低折射率材料（如树脂）补偿厘米级尺寸下的色差，即使在高NA条件下也能实现可扩展制造。此外，研究人员将该高NA金属透镜与计算机生成全息（CGH）技术集成，开发出紧凑型NED。在该NED系统中，高NA金属透镜解决了传统基于CGH的NEDs视场窄、空隙大的问题。CGH优化模型进一步解决了厘米级RGB消色差金属透镜在宽带操作和离轴像差方面的挑战。