|
Создали невидимые и невесомые линзы для VR-очков
|
|
|
|
Очки дополненной и виртуальной реальности, которые раньше можно было увидеть только в научной фантастике, вскоре могут быть реализованы не в виде громоздких стопок линз, а в виде единого оптического элемента, похожего на очки. Это будущее стало ближе к реальности.
|
|
|
|
Исследовательская группа из Пхоханского университета науки и технологий (POSTECH) разработала технологии для получения четких полноцветных изображений с использованием металинз и опубликовала результаты в журнале Nature Communications.
|
|
|
|
Это достижение привлекает внимание, поскольку оно решает две основные проблемы коммерциализации металинз: высокие оптические характеристики и масштабируемое производство.
|
|
|
|
Металлинза — это сверхтонкая линза, состоящая из плотно расположенных наноструктур, которые контролируют путь света в соответствии с заданными параметрами. В отличие от традиционной оптики, которая часто требует множества многослойных стеклянных линз, металинза может выполнять аналогичные функции в одном плоском оптическом элементе, что делает ее ключевым компонентом для легких и компактных устройств, таких как очки дополненной и виртуальной реальности.
|
|
|
|
Задача состоит в достижении ахроматических характеристик, то есть фокусировки красного, зеленого и синего света в одной точке без цветового размытия. Реализация таких характеристик с использованием материалов с низким показателем преломления, которые являются недорогими и пригодными для массового производства, оказалась чрезвычайно сложной задачей.
|
|
|
|
|
|
|
Увеличение высоты конструкции
|
|
|
|
Исследовательская группа решила эту проблему, контролируя высоту наноразмерных столбиков, известных как метаатомы, которые образуют металинзу. В то время как предыдущие подходы в основном контролировали свет путем регулирования боковой ширины метаатомов, команда добавила высоту в качестве нового параметра проектирования. Подобно тому, как здания с одинаковой площадью основания могут создавать разные городские пейзажи, изменяя количество этажей, метаатомы, построенные на разной высоте, могут точно фокусировать RGB-свет в желаемой точке фокусировки.
|
|
|
|
В первом исследовании команда непосредственно изготовила сложные трехмерные наностолбики с использованием двухфотонной литографии, высокоточной технологии 3D-печати. Они создали базу данных различных конструкций наностолбиков и использовали подход обратного проектирования для автоматического выбора наиболее подходящей структуры для каждой позиции на металинзе.
|
|
|
|
В результате они создали полноцветную ахроматическую металинзу, используя относительно недорогие материалы с низким показателем преломления, и подтвердили четкость цветного изображения в экспериментах, в которых металинза была интегрирована с OLED-дисплеем.
|
|
|
|
Путь к массовому производству
|
|
|
|
Второе исследование было посвящено массовому производству. Команда изготовила наношаблон с кодировкой высоты с помощью электронно-лучевой литографии в оттенках серого и применила его к наноимпринтной литографии — процессу репликации, подобному штамповке.
|
|
|
|
Традиционные методы наноимпринтинга, как правило, подходят для многократной печати узоров одинаковой высоты, но эта новая технология позволяет одновременно воспроизводить структуры разной высоты, улучшая как оптические характеристики, так и масштабируемость производства.
|
|
|
|
Хотя в двух исследованиях используются разные подходы, их объединяет одна цель: преодоление ограничений материалов с низким показателем преломления и превращение трехмерных металинз из лабораторных демонстраций в технологии, которые можно производить для промышленного применения. Обеспечив как высокую производительность металинз, так и масштабируемые стратегии воспроизведения, команда заложила два ключевых столпа для коммерциализации оптики на основе металинз.
|
|
|
|
За пределами лабораторного прототипа
|
|
|
|
Джунсук Ро, руководитель исследования, сказал: «Эти исследования важны, поскольку они демонстрируют технологии производства, которые могут помочь внедрить полноцветные ахроматические металинзы для дисплеев дополненной и виртуальной реальности в практическое промышленное использование благодаря передовой нанотехнологии.
|
|
|
|
Мы ожидаем, что эти технологии будут широко применимы не только к более легким и тонким очкам дополненной реальности и дисплеям следующего поколения, но и к различным оптическим отраслям, таким как системы обработки изображений и оптические датчики».
|
|
|
|
Источник
|
