在过去的几十年里，科学技术发展迅速，但也有一部分停滞不前，譬如光学镜头。与多年来变得更小、效率更高的电子设备不同，光学透镜在大约3000年的时光里，其设计和底层物理几乎没有变化。 这也导致了下一代光学系统的发展瓶颈，如用于虚拟现实的可穿戴显示器，它需要紧凑、重量轻、成本低的组件。

近日，在哈佛大学约翰·保尔森工程和应用科学学院(SEAS)，由费德里科·卡帕索、罗伯特·华莱士应用物理学教授和温顿·海斯电气工程高级研究员领导的研究团队，就有望打破这一瓶颈。他们的团队一直致力于开发下一代透镜，希望用简单、平坦的透镜代替笨重的曲面透镜，利用纳米结构聚焦光线。

2018年，卡帕索的团队开发了无色、无像差的金属，可以在可见光谱范围内工作。可惜的是，这些透镜直径只有几十微米，实际应用于VR和AR系统太小了。

现在，研究人员又开发了一种两毫米的消色差金属，可以无像差地聚焦RGB(红、蓝、绿)颜色，与此同时，还发明了一种用于VR和AR应用的小型化显示器。

卡帕索说:“这种先进的透镜为VR平台开辟了一条道路，并突破了新光学设备发展的瓶颈。”

另一位研究人员表示，我们利用新的物理学和新的设计原理，研制出这种平面透镜，可以取代当今光学器件中笨重的透镜。这是迄今为止最大的RGB消色差金属，这些透镜可以放大到厘米大小，可以大规模生产，并上架在商业平台上。

据悉，这种透镜跟以前的一样，都是使用二氧化钛纳米纤维阵列来均匀聚焦波长的光并消除色差。研究人员通过设计这些纳米阵列的形状和图案，控制红色、绿色和蓝色光的焦距。

为了将透镜集成到VR系统中，该团队使用一种叫做光纤扫描的方法,开发了一种近眼显示器。该显示器受光纤扫描的内窥镜生物成像技术的启发，使用光纤穿过压电管。当电压施加到管上时，光纤尖端左右上下扫描并显示图案，形成小型化显示器。该显示器具有高分辨率、高亮度、高动态范围和宽色域。

在VR或AR平台中，金属将直接位于眼睛的前方，显示器将位于金属的焦平面内。在金属的帮助下，显示器扫描的图案被聚焦到视网膜上，在那里形成虚拟图像。对人眼来说，在AR模式下，图像作为风景的一部分出现，离我们的实际眼睛有一段距离。

接下来，该团队的目标是进一步扩大透镜的规模，使其与当前的大规模制造技术兼容，以低成本进行大规模生产。