De meta-II NED combineert een commercieel microdisplay met hoge pixeldichtheid en een metalen array met een groot oppervlak. De metalens-array, met een minimale kenmerkgrootte van ongeveer 100 nm en een maximale nanostructuurhoogte van ongeveer 500 nm, is gemaakt van nano-imprint-lijm met een hoge brekingsindex en vervaardigd met behulp van uiterst nauwkeurige nano-imprint-technologie met groot oppervlak.

Vergeleken met elektronenbundellithografie kan nano-imprinttechnologie snel veel metalens-array-monsters repliceren, vooral monsters met een groot oppervlak.

Het goedkope fabricageproces van nano-imprints met een groot oppervlak maakt metalens-arrays haalbaar voor massaproductie. Om bij deze handige meta-II NED-architectuur te passen, is een nieuwe real-time renderingmethode ontwikkeld om snel de EIA te genereren met een gemiddelde framesnelheid van 67 FPS door gebruik te maken van de invariante voxel-pixel mapping.

True-3D-weergave werd experimenteel geverifieerd via monoculaire focussignalen en bewegingsparallaxen. Een doorzichtig effect van de meta-II NED-module werd gerealiseerd door 3D-beelden samen te voegen met omringende objecten, waardoor het bredere potentieel van de meta-II-weergave voor AR werd getoond.

Het onderzoeksteam is een pionier in de ontwikkeling van echte 3D NED met een combinatie van meta-optica en II-displays. Merk op dat de ontwerpflexibiliteit van metalens-arrays veelbelovend is voor de volgende generatie NED's met betrekking tot verschillende al lang bestaande problemen in conventionele II-architecturen. Een grotere scherptediepte is bijvoorbeeld van vitaal belang voor echte 3D NED's om beelden vanuit de persoonsruimte naar de vergezichtsruimte te presenteren, terwijl de microlensarray een zeer beperkte scherptediepte induceert.

Daarentegen kan een metalen array eenvoudig worden ontworpen als een polarisatiemultiplexelement met variërende brandpuntsafstanden om velddiepte-uitbreiding mogelijk te maken. Bovendien biedt de meta-II-architectuur een veelbelovende oplossing om het gezichtsveld te vergroten voor verder onderzoek:freeform-faseprofielen die nauwkeurig compenseren voor de veldafhankelijke aberratie van conventionele microlens-arrays kunnen worden vastgelegd in een slanke metalens-array.

Wat nog belangrijker is, is dat zowel meta-II-architecturen met uitgebreide scherptediepte als met FOV-uitgebreide architecturen geen kosten in rekencomplexiteit en systeemvolume ondervinden in vergelijking met de hierboven voorgestelde meta-II. Over het algemeen maken metalen arrays de volgende generatie echte 3D-schermen voor dichtbij de ogen mogelijk.

Meer informatie: Zhi-Bin Fan et al., Integraal 3D-beeldscherm dichtbij het oog met behulp van een nano-imprint metalens-array, eLight (2024). DOI:10.1186/s43593-023-00055-1

Journaalinformatie: eLight

Aangeboden door de Chinese Academie van Wetenschappen