日本京瓷(Kyocera)成功地將超表面(Metasurface)光學控制技術應用於可依波長控制集光位置的超透鏡(Meta Lens)開發,並完成一款兼具光學系統小型化與立體深度影像表現的穿戴式空中顯示器試作機。超透鏡是一種利用超表面技術的光學元件,其原理是在玻璃表面排列尺寸小於光波長的柱狀微結構「超穎原子(Meta-atom)」,藉此精密控制光的傳播行為。透過這種結構設計,原本厚度須達1 cm以上的傳統光學鏡片,可大幅縮減至1 mm以下,實現極薄化設計。
由於單一超透鏡即可整合波長控制、相位控制等多種光學功能,過去須由多枚光學零組件組成的系統得以大幅簡化,不僅讓鏡片本身更薄,也減少整體光學系統的零件數量,有助於裝置的小型化與輕量化。京瓷透過超穎原子結構設計技術,開發出具有「依光色改變成像位置」特性的超透鏡。利用此特性,例如可讓綠色影像成像於較後方、紅色影像成像於較前方,促使不同顏色的影像分別浮現在不同高度位置。藉由在空間中生成多個成像深度,即可呈現具有前後層次差的立體空中影像,即使在穿戴式尺寸的光學系統中,也能實現自然的景深與立體感。
此次,京瓷將新開發的超透鏡技術結合過去在高解析度空中顯示研究所累積的空中成像技術,成功實現一款穿戴式空中顯示器試作機,具小型、輕量、可穿戴並可展現高立體感影像等特性。目前此項技術已可實現「依色彩改變成像位置」的空中影像顯示,今後若進一步提升波長控制的自由度,將可發展為多色、高解析度的空中影像顯示技術。此外,隨著微細結構設計的高度化,亦可望進一步進化為能在空中投影如實拍影像般平滑自然的立體影像顯示技術。
超透鏡所具備的薄型、輕量特性,除了可應用於提升VR/AR眼鏡的小型化與配戴舒適性之外,亦可拓展至相機、投影機等各類光學設備,實現薄型化與省空間設計。今後京瓷將持續推動其獨特的超透鏡設計技術開發,期廣泛應用於從消費性電子設備到工業應用等各領域。