陈林森研究员团队：全息抽样技术为平板显示提供全新三维显示方案学术资讯

来源：两江科技评论

导读

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面向移动显示设备的高品质3D显示构建，一直是研发者的重点研究内容。全息显示作为理想波前再现技术，能提供无视觉疲劳的三维体验。然而限制于材料和器件，全息显示在动态、彩色、视场角和分辨率等特性上无法满足需求。

针对这一难题，苏州大学陈林森研究员团队采用变周期、变取向的像素化metagrating调制3D光场相位的新方法。通过重建会聚光场视点，获得了无视觉疲劳、宽视场、彩色的三维体验效果。该系统结构紧凑，有望应用于移动显示设备。这一工作《Holographic sampling display based on metagratings》近日发表在国际著名期刊iScience (Cell子刊)上，第一作者为华东交通大学理学院万文强博士，通讯作者为苏州大学光电科学与工程学院乔文副教授和陈林森研究员。

研究背景

传统3D显示技术采用周期结构调制光场，易引起图像串扰和辐辏调节矛盾等问题，视觉体验感不佳。研发团队采用四变量可变的像素化metagrating调制3D图像位相信息，结合全息取样显示方法，再现会聚视点。在位相分布不变的情况下，刷新图像振幅信息，大幅减小了数据处理量。进一步地，结合彩色滤光片实现了无视觉疲劳的彩色3D显示。

创新研究

团队理论计算了会聚视点再现角间隔与像素化metagrating周期和取向变化的关系。像素内结构变化精度达到亚纳米级才能形成会聚视点。例如，为获得0.7°的视角间隔，metagrating周期调控精度需达到0.12nm。为了攻克亚纳米精度metagrating的制备难题，研究团队自主研制了紫外连续变频纳米光刻系统，可实现亚纳米调控精度的像素化metagrating制备。

为了进一步验证metagrating对3D光场调制的正确性，研究团队制备了6inch到32inch幅面，含不同metagrating结构参数的视角调制板。将视角调制板与液晶屏幕结合。在LED光源的照明下，实现了16个视角的精确调制，得到了视场角为50°的真彩色3D显示效果，重现3D图像具有连续平滑的运动视差。

为了提高3D显示体验效果，研究团队设计并制备了紧密连续取样视点的metagrating像素结构，再现连续3D光场的波前信息，重现了单色和彩色的3D光场信息。利用相机模拟单个眼睛调焦过程时发现，投影在不同深度的彩色字母与真实物体的深度信息一致，攻克了以往3D显示中的辐辏调节矛盾这一国际难题。

综上，研究团队提出的基于像素化metagrating的全息采用3D显示技术与平板显示结合，实现了具有运动视差的宽视角彩色动态3D显示，并解决了3D显示中辐辏调节矛盾引起的视觉疲劳。此外，该器件结构轻薄，易于批量复制，为今后在移动显示设备上实现高品质3D效果提供了全新解决方案。

文章链接

https://doi.org/10.1016/j.isci.2019.100773

来源：imeta-center 两江科技评论

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