由于體積小、全視差、全彩顯示方便，更重要的是，通過消除會聚-調節沖突（VAC）實現真正的 3D 和更逼真的深度感知，所以集成成像顯示器成為最有前途的近眼顯示器（NED）之一。然而，基于傳統光學架構的顯示器，在分辨率、視場、景深等方面受到限制，如微透鏡陣列。

隨著微型顯示器的像素密度越來越高，傳統的光學架構在像素級光處理方面已經不足。超光學器件具有突破這些瓶頸的潛力，其前所未有的靈活性，可以通過單片設備進行像素級光操作。Meta-II顯示器有望通過創造更身臨其境的體驗，成為邁向下一代虛擬現實（VR）和增強現實（AR）的一大步。

meta-II NED的3D AR效果，具有超透鏡陣列和微型顯示器的主要組件。虛擬3D圖像被重建以與棋子重合。 然而，在meta-II顯示器成為NED領域的主流之前，必須克服一些挑戰。 一個挑戰是，由于大面積高精度納米加工技術的不發達，超透鏡陣列（meta-II顯示器的關鍵組件）太小，無法與商用高分辨率微型顯示器及其設備相匹配。

另一個挑戰是，高分辨率可穿戴 NED 的渲染計算成本很高，因為元素圖像陣列（EIA）是輸入到 meta-II 顯示器的信號，必須針對每個視點進行計算，因此需要 GPU 加速。

幸運的是，納米加工和算法的最新進展為實用的 meta-II 顯示器開辟了可能性。隨著這些挑戰的克服，meta-II顯示器有望推動VR/AR顯示器的發展。它們可以徹底改變人們與這些技術的交互方式，并最終成為 VR 和 AR 顯示器的標準。 在eLight上發表的一篇新論文中，由中山大學董建文教授和秦宗領導的科學家團隊創造了一種名為meta-II NED的新穎的真3D技術架構，首次實現了超光學和顯示器在NED實際應用中的結合。



（a）通過聚焦數字“3”和棋子“Rook”來捕獲圖像，并在右側紅框中放大細節。（b）聚焦于字母“D”和棋子“Pawn”拍攝的圖像。 meta-II NED結合了商用高像素密度微型顯示器和大面積超透鏡陣列。超透鏡陣列的最小特征尺寸約為100 nm，最大納米結構高度約為500 nm，由高折射率納米壓印膠制成，采用高精度大面積納米壓印技術制造。

與電子束光刻相比，納米壓印技術可以快速復制許多超透鏡陣列樣品，尤其是大面積樣品。

低成本、大面積的納米壓印制造工藝使超透鏡陣列可用于大規模生產。為了匹配這種方便的meta-II NED架構，開發了一種新的實時渲染方法，通過利用不變的體素像素映射，以平均幀率為67 FPS快速生成EIA。 通過單目對焦提示和運動視差對真3D顯示進行了實驗驗證。通過將 3D 圖像與周圍物體合并，實現了 meta-II NED 模塊的透視效果，顯示了 meta-II 顯示器在 AR 方面的更廣泛潛力。




審核編輯：劉清