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）。通過計算單個像素的位置（x，y）和出射光線的空間角度信息（θ，φ），可以重建光場。

  2. 基于微納結(jié)構(gòu)的裸眼 3D 顯示分類  

2.1 基于納米光柵的裸眼 3D 顯示

光柵作為一種重要的衍射光學(xué)元件，已廣泛用于光波調(diào)制、信息存儲編碼、脈沖壓縮等領(lǐng)域。David Fattal 等人提出用納米光柵波導(dǎo)陣列來調(diào)制出射光實現(xiàn)超薄 3D 顯示。蘇州大學(xué)陳林森研究員團隊提出了逐像素調(diào)控的納米光柵設(shè)計方法，并實現(xiàn)了具有會聚光場的裸眼 3D 顯示。

如下圖，相位板（Amplitude plate）上是設(shè)計好的像素化的納米光柵陣列（每一個像素上的排列方式都不同），可以對振幅板上發(fā)出的光進行重定向并將光場會聚于設(shè)計好的視點處，在不同視點上可以看到不同角度的 3D 圖像。

圖1：陳林森團隊提出的逐像素調(diào)控的納米光柵設(shè)計方法示意圖

圖源：iScience，2020，23（1）:100773.Fig.2

圖2：陳林森團隊提出的逐像素調(diào)控的納米光柵設(shè)計方法效果圖

圖源：iScience，2020，23（1）:100773. Fig.3

光柵對出射光的調(diào)控精度高、調(diào)控角度范圍大，可以實現(xiàn)大視場角、全視差的3D顯示效果。為了獲得良好的 3D 顯示效果，光柵的結(jié)構(gòu)往往需要在波長或亞波長量級，在周期上的變化精度需要在納米量級。

2.2 基于衍射透鏡的裸眼 3D 顯示

衍射透鏡是基于光波的衍射理論設(shè)計的，表面具有階梯狀微納結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件。研究表明，具有近似連續(xù)相位延遲的多級衍射透鏡可顯著提高光利用率，并為裸眼 3D 顯示的多視角調(diào)制器件提供了更高的自由度。蘇州大學(xué)周馮斌等人提出了基于交錯式衍射透鏡的多視角相位板設(shè)計方法，研究了其在紅綠藍三色光下的光學(xué)性能。基于該器件，實現(xiàn)了串?dāng)_低（<26%），觀察距離長(24-2250px)，光利用率高（>82%）的裸眼 3D 顯示屏。

圖3：灰度衍射透鏡的原理圖

圖源：Optica，2022，9（3）:288-294. Fig.3（a）

圖4：灰度衍射透鏡的顯示效果圖

圖源：Optica，2022，9（3）:288-294. Fig.5

2.3 基于超構(gòu)材料的裸眼 3D 顯示

超構(gòu)材料是一種特殊的超材料，利用單層金屬或介電納米結(jié)構(gòu)產(chǎn)生可控的相位改變，實現(xiàn)亞波長尺度的波前調(diào)控。與傳統(tǒng)的幾何光學(xué)元件和衍射光學(xué)元件相比，超表面具有寬波段、任意波前設(shè)計和亞波長尺寸像素等特點。

為了解決空間分辨率、角分辨率和視場角之間的矛盾關(guān)系，蘇州大學(xué)華鑒瑜等人提出了一種基于二維超構(gòu)光柵的信息密度漸變裸眼 3D 顯示技術(shù)。由二維超構(gòu)光柵形成的點、線、面混合視角分布，實現(xiàn)了中央?yún)^(qū)域角分辨率高，邊緣區(qū)域角分辨率低的視角排布。在保證中央?yún)^(qū)域分辨率的同時，極大的擴展了觀察角度。把基于二維超構(gòu)光柵的視角調(diào)制器件和液晶面板結(jié)合，實現(xiàn)了視場角高達 160° 的動態(tài)彩色 3D 顯示系統(tǒng)。