首次提出了一種僅使用三分之二波長相位延遲（而非傳統的全波長）來實現光衍射的方法

（中國AI網 2025年08月18日）三星日前發文介紹了公司與浦項科技大學聯合開展的一項產學研項目成果。團隊主要介紹了一種具有三分之二波長相位延遲超透鏡的緊湊型眼動攝像頭，而相關解決方案有望減少XR設備的厚度和重量。

XR是一種受到廣泛關注的先進技術。XR通過模擬現實世界環境或創造全新的環境，提供高度沉浸式的體驗，從而提升用戶的參與度和交互性，并已在游戲、教育、醫療保健、房地產和工業培訓等多個領域找到了多樣化的應用。

目前，業界正積極研發社日常用例的輕便化AR眼鏡。但要在不影響顯示性能、電池續航或功能的前提下減小AR眼鏡的尺寸和重量，這是一個關鍵挑戰。針對所述問題，一系列的團隊都在探索超透鏡的應用。

超構透鏡是一種利用排列在平坦表面之上的納米結構（比人的頭發絲細得多）來操縱光線的超薄透鏡，它不依賴傳統透鏡那樣的曲面設計，是成為開發緊湊輕巧光學器件的理想選擇。

為了精確控制光線，超透鏡必須產生一個波長（即光在一個振蕩周期內傳播的距離）的相位延遲<。這種相位延遲確保光波在焦點位置正確重疊，從而產生清晰的圖像。實現這一目標通常需要構建數千萬個極其窄而高的納米結構，其縱橫比至少為1:10。相關結構制造困難且易斷裂，對商業化構成了重大挑戰。

三星和浦項科技大學團隊表示：“由于制造工藝復雜且機械穩定性低，超透鏡一直難以商業化。為了克服這一難題，我們與設計、仿真、制造和驗證領域的專家合作，開發了一種新的納米結構設計方法。”

研究人員首次提出了一種僅使用三分之二波長相位延遲（而非傳統的全波長）來實現光衍射的方法。所述方案主要利用了這樣一個現象：構成一個超晶胞的納米結構即便在三分之二波長相位延遲下都能保持恒定的相位梯度，從而令波前在遠場中保持穩定。

由于相位延遲與納米結構的寬度和高度成正比，這種方法使得縱橫比可以降低到約1:5。所以，納米結構的高度得以降低，而光學性能并未受到影響。相關改進降低了制造難度和缺陷率，提高了結構穩定性，并增強了生產效率和成本競爭力。

利用新開發的超透鏡，團隊為XR設備構建了一款超緊湊的紅外眼動追蹤攝像頭。盡管外形纖薄，但它依然能夠實現精確的瞳孔追蹤和虹膜圖案識別。

通過集成所述超透鏡，攝像頭的厚度相較于傳統折射透鏡攝像頭減少了20%，從2.0毫米降至1.6毫米，從而減輕了重量和體積。系統同時在120度的寬視場下實現了精確的視線追蹤和虹膜特征點識別。另外，調制傳遞函數（MTF）性能從50%提升至72%。

相關論文：Compact eye camera with two-third wavelength phase-delay metalens

https://www.nature.com/articles/s41467-025-62577-1

團隊指出：“研究引入了一種控制光衍射的新設計原理：在降低相位延遲要求的同時，釋放出高光學性能、機械穩定性和成本效益的潛力。展望未來，這項技術有望擴展到可見光譜范圍，并應用于小型化各類成像傳感器系統，為設備差異化的新形態鋪平道路。三星將繼續推進包括產學研合作在內的多樣化研究計劃，以確保掌握能夠塑造未來的下一代技術。”