編譯/VR陀螺

中佛羅里達大學光學與光子學學院（CREOL）的研究人員正在通過開發(fā)一種新的消色差衍射LC光學系統(tǒng)來改善VR和MR的使用體驗。

據(jù)悉，衍射液晶（LC）光學元件具有超薄外形和輕質，使其成為實現(xiàn)符合人體工程學設計的VR顯示器的有希望的候選者。然而，由于衍射LC光學元件的衍射角取決于波長，嚴重的色差使衍射LC光學元件不適合成像，導致其在全彩顯示應用中面臨著重大挑戰(zhàn)。

如今，研究人員試圖通過開發(fā)消色差衍射LC光學系統(tǒng)解決這一問題。據(jù)介紹，該系統(tǒng)由三個堆疊的衍射LC光學元件組成，具有專門設計的光譜響應和偏振選擇性，旨在控制偏振狀態(tài)并校正色差。為了消除藍光和紅光之間的焦距偏移，消色差LC透鏡系統(tǒng)的第一個組件是在可見光譜區(qū)域顯示高效率的寬帶透鏡；第二個組件用于切換藍光偏振狀態(tài)的半波板；第三個組件是定制設計的僅對藍光和紅光有效的透射光譜LC透鏡。通過三個液相色譜組件的堆疊形成消色差液相色譜透鏡系統(tǒng)。

消色差LC衍射透鏡的工作原理，圖源：nature

由于使用了偏振選擇性Pancharatnam-Berry光學元件，該方案實現(xiàn)了良好的消色差成像性能，同時保持了超薄的外形，可用于構建消色差光柵和偏轉器系統(tǒng)。實驗結果表明，該方案使兩種類型的光引擎（激光投影儀和OLED顯示面板）成像性能顯著提高。與傳統(tǒng)的寬帶衍射LC透鏡相比，消色差LC透鏡系統(tǒng)在50°視場角下減少了約100倍的橫向色偏。

（a） 使用激光投影儀作為光源的單個LC透鏡的成像結果。（b） 以激光投影儀為光源的消色差液相色譜透鏡系統(tǒng)的成像結果。（c） 使用OLED顯示面板作為光源的單個LC透鏡的成像結果。（d） 消色差LC透鏡系統(tǒng)的成像結果，使用OLED顯示面板作為光源。由 Z. Luo 等人提供。  圖源：photonics

該方法可以擴展到其他類型的衍射光學器件，廣泛用于各種支持MR的領域，包括智能交通、智能城市、智能醫(yī)療保健、智能教育、智能建筑和智能制造應用。

研究發(fā)表在《Light: Science & Applications》（www.doi.org/10.1038/s41377-023-01254-8）上。

來源：photonics