此篇題為《廣視角全像近眼顯示器用roll-to-plate可列印RGB消色差超穎透鏡》的論文，是三星與POSTECH產學合作團隊的研究結晶，雙方合力開發一種不產生色畸變的消色差超穎透鏡，並將該透鏡整合至全像顯示器，以克服各類型的光學像差。此項創新為尺寸精巧、質感卓越的全像XR穿戴式裝置，以及相機和感光元件的未來應用鋪路。

此項研究由來自三星研究院的Seokil Moon博士，以及來自POSTECH的Junsuk Rho教授主導，而POSTECH研究人員Minseok Choi、Joohoon Kim和Kilsoo Shin等人，亦被列為論文的共同作者。

克服傳統色差限制，消色差超穎透鏡輕薄登場

超穎透鏡是一種以奈米結構組成的平面透鏡，能夠控制光衍射，相較於傳統的凸透鏡，具有尺寸更小、更薄的優點^（註一）。因此，它被公認為顯示器和相機應用的新世代光學元件，成為過去十多年來的熱門研究題材。

雖然集眾多優勢於一身，但超穎透鏡存在嚴重的色散^（註二），導致影像高度失真，使產品開發面臨技術挑戰。

針對超穎透鏡的色散狀況，過去的解決之道是設計獨立的單一超結構，再將以組裝至基板。由於結構之間的相互關係在設計階段被忽略，因此無法完全杜絕最終鏡頭的色差現象。

為此，研究團隊打破傳統框架，重新定義超穎透鏡的設計方法，克服減少色差上的挑戰。團隊早在設計階段，便將超結構之間的相互關係納入考量，並採用同步化設計，成功擺脫組裝後的色差現象。

除了消除色差，該團隊所開發的消色差超穎透鏡亦縮短焦距，大幅減小鏡頭的尺寸與重量^（註三）。

單一透鏡打天下，實現更高解析度，同時減緩眼睛疲勞

一般而言，除了色差之外，超穎透鏡亦遭遇各種光學像差，隨著螢幕尺寸增加，影像失真問題益加嚴重。傳統解決辦法是結合多片透鏡，但研究團隊打破常規，藉由整合單一消色差超穎透鏡與全像顯示器，解決裝置內的各種光學像差，實現寬視角、零失真的高品質影像。

此外，研究團隊透過技術驗證，證明消色差超穎透鏡和全像顯示器的整合，可取代傳統光學鏡頭和顯示器，除了實現更精巧、輕量的尺寸，還能減少虛擬影像造成的視覺疲勞^（註四）。

此項研究成果，預計將應用於沉浸式媒體裝置，例如配備延展實境（XR）功能的裝置。此外，其應用範疇將延伸至各類光學系統－涵蓋顯示器、攝影鏡頭、感光元件等，以提高效能並減小尺寸。

透過此產學合作，三星驗證從概念化創新發想到付諸實施的整個過程，證實其在推動多元未來光學系統、掌握新世代顯示技術的潛力。

三星將持續深耕技術研發領域，藉由產學合作及獨步業界的其它舉措，掌握形塑未來的突破性技術。

註一：凸透鏡厚度通常為數毫米（mm），有時超過1公分（cm）；超穎透鏡則輕薄如紙，通常小於0.5毫米（mm）。

註二：「色差」又稱「色邊」，因鏡頭無法將不同的顏色對焦到同一點，使照片中的物體周圍出現彩色邊紋。

註三：相較於以往提出的消色差超穎透鏡，此項研究製造的超穎透鏡尺寸高出3至5倍，並保有相同的聚焦能力（數值孔徑）。

註四：使用全像顯示器校正像差後，影像畫質提升13%。影像品質使用峰值信噪比（PSNR）作為評估指標，廣泛用於影像和信號處理。