大幅减轻镜头尺寸与重量的“无色差超构透镜”研究获国际期刊认可
无色差超构透镜结合全息显示
有望实现无畸变、低疲劳的新一代显示技术
三星电子与浦项工科大学（POSTECH）通过产学合作开展的“无色差超构透镜”研究论文，已发表于国际权威学术期刊《自然·材料》（Nature Materials）。
超构透镜是由能够控制光衍射的纳米级结构体构成的平面透镜。作为显示器、相机等光学系统领域的下一代器件备受关注，自10多年前起业界便持续开展多种相关研究。
尤其是与传统凸面光学透镜相比，它具有可以将尺寸和厚度大幅缩小的优势。但由于存在色差较大、图像严重畸变的技术局限，难以真正应用到产品开发中。
色差（Chromatic Aberration）是指光线通过透镜折射时，不同波长的光折射率不同，向不同方向弯曲，从而导致图像色彩出现拖影、晕开的现象。
三星电子与浦项工科大学研究团队近日成功开发出了不存在色差的“无色差超构透镜”。同时也证明，当其与全息显示技术结合时，可以补偿多种光学像差。
今后如果将“无色差超构透镜”与“全息显示”相结合，将有望开发出既小巧又能提供高质量图像的扩展现实（XR）可穿戴设备，并可进一步应用于更多类型的摄像头及传感器。
本项目由三星电子Samsung Research的文石日博士与浦项工科大学教授 Noh Joonseok 牵头，浦项工科大学研究员 Choi Minseok、Kim Juhun、Shin Gilsu 以共同第一作者身份参与。
三星电子通过此次产学合作，从创新性创意的提出到实际实现进行全流程验证，确认了在多种未来光学系统领域开展开发工作以及掌握下一代显示技术的可能性。
三星电子与浦项工科大学研究团队通过改变既有超构透镜的设计方式，解决了色差降低的瓶颈问题。
以往研究为消除色差，多采用将单一超构结构体独立设计后再置于基板上进行组合的方法，但由于未考虑结构体之间的相互关系，无法彻底消除色差。
为克服这一问题，研究团队开发出一种从设计阶段起就考虑所有超构结构体间相互关系的算法，成功消除了色差。
研究结果显示，团队开发的“无色差超构透镜”在保持薄型化的同时，可将透镜尺寸扩大至原来的3～5倍，从而提供更宽广的视场角。此外，在保持超构透镜聚焦能力的同时，图像质量也进一步提升。
一般来说，透镜的成像画面越大，图像畸变现象越严重，为此通常需要组合多片透镜进行校正。
然而，研究团队仅通过一片无色差超构透镜与全息显示的组合，就成功同时解决了包括色差在内的多种光学像差，获得了无图像畸变且视场角宽广的影像。
特别是，技术验证还表明，将无色差超构透镜与全息显示结合，相比将普通光学透镜与显示器结合，不仅可以实现更小、更轻的装置，还能提供更低疲劳度的虚拟影像。
未来，将无色差超构透镜与全息显示相结合的装置，不仅可用于XR设备，还有望用于普通显示器、相机、传感器等多种光学系统，以提升性能并缩小体积。
三星电子表示，今后也将持续开展引领未来的创新技术研究。
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