苏州大学光电科学与工程学院陈林森研究员、乔文教授在光学领域顶级学术期刊《Light: Science & Applications》(SCI一区，影响因子：17.78)上发表题为“Foveated glasses-free 3D display with ultrawide field of view via a large-scale 2D-metagrating complex”的研究论文。

裸眼3D显示是一项能将真实场景中的物体和人，通过手机、电脑等显示屏生动再现的技术，将有望开创新一代移动电子设备显示产业。然而，受到平板显示器分辨率的制约，现有裸眼3D显示存在视场角、空间分辨率和角度分辨率之间的矛盾问题。为了解决这一难题，苏州大学光电科学与工程学院陈林森研究员、乔文教授提出信息密度渐变的通用视点设计方法。论文中通过设计一种二维超构光栅阵列，调制入射光场的相位，形成点、线、面不同形状的混合视角。结合LCD显示平板，获得了超宽视角、彩色、无暗区的动态3D显示效果。该系统结构紧凑轻薄，为显示技术的跨代发展，展示出光明前景。

研究人员受人眼视网膜成像策略的启发，提出了一种3D显示的通用方法：即根据观察频率来投射空间上变密度的图像信息。在使用频率高的中间视区，投射密集排布的视角；而在使用频率低的边缘视区，投射稀疏排布的视角。这需要解决以下难题：（1）视角之间的角度间隔需要空间可变；（2）各个视角的光场图案需要精确调制，消除重叠区域，以避免图像串扰；（3）相邻视角间的间隙需要避免，以消除过渡暗区；（4）需要实现大幅面密排微纳结构的高精度制备（5英寸-32英寸）。

论文展现了课题组在裸眼3D显示方面的重要进展：实验中首先制备了6英寸单色视角调制板，共包含432万个像素单元结构，与镂空掩膜板结合，实现了横向160°视场的单色水平信息密度渐变3D显示。此外，成功搭建了动态彩色信息密度渐变裸眼3D显示系统，系统厚度仅2 mm，具有运动视差的视场角达到了创纪录的160°。该工作得到了国家自然科学基金（61975140, 62075145）、江苏省自然科学基金（BK20192003）和苏州市自然科学基金（SYG201930）等项目的支持。

下图依次为信息密度渐变3D显示的示意图和实验效果图。

            文章链接：https://doi.org/10.1038/s41377-021-00651-1