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克服窄视角,三星发明s-BLU光学全息显示

woniu 资讯 2020-11-13 11:02:03 4965 0 全息显示全息技术全息术
自1947年全息图第一次发明以来,它一直令我们惊叹不已。全息图令人难以置信的一点是,它允许我们同时体验真实世界和虚拟世界。尽管行业一直认为全息图是用光来表现对象的最完美方式,但到目前为止,它们的广泛商业化一直受到技术限制的阻碍。

克服窄视角,三星发明s-BLU光学全息显示

为了将全息图应用于更广泛领域,三星综合技术院的研究人员开始专研全息显示的发展。在八年的试验中,团队一直认为全息图拥有无限的潜力。日前,小组在科学期刊《自然通讯》发表了一篇关于薄面板全息视频显示的论文。

相关论文:Slim-panel holographic video display

三星综合技术院的论 文对全息图的研究和发展意味着什么?全息图如何最终应用于我们的日常生活?日前,相关作者이홍석(音译:李洪石),안중권(音译:安俊权)和원강희(音译:袁江熙)在采访中回答了所述问题和其他更多的问题。

1. 用光创建栩栩如生的对象

简而言之,全息图产生不是实际存在的图像。就其产生逼真图像的能力而言,它们类似于我们日常生活中看到的高分辨率显示器。两者的关键区别是图像呈现的维度。이홍석(音译:李洪石)解释道,“尽管传统的显示器是基于光强度来描绘图像,但全息图不仅控制光的强度,同时需要控制其相位,从而产生三维图像。”

据안중권(音译:安俊权)所言,全息显示之所谓被视为最理想的3d显示形式,一个关键原因在于人类感知深度的方式:“人眼利用各种深度感知线索,包括双目视差、两个瞳孔角度、焦点调节和运动视差来识别物体的深度。尽管大多数3D显示方法只提供其中的一些线索,但全息图提供了所有这些线索。它能够如同真实的对象一样复制出真实的对象。”

2. 为全息图的商业化铺平道路

从方便检疫病人到医院就诊,再到制作虚拟蓝图、虚拟导航提示,甚至是古代文物的投影,全息技术的应用范围广泛且多样。然而,在全息图被应用到更多领域之前,研究人员需要解决这项技术广泛商业化的最大障碍之一:屏幕尺寸和视角之间的相关性。

全息术的一个关键限制是,当屏幕放大时,最佳视角会变窄,而随着视角的增加,屏幕尺寸则会变小。这意味着,如果2mm*1mm的全高清全息显示屏具有30度视角,将全息图的尺寸增加到200mm*100mm会将视角缩小到0.3度。

为了解决窄视角的问题,三星综合技术院的全息显示研究团队开发了一种特殊的光学元件:Steering-Backlight Unit(s-BLU;光束偏转背光单元)。원강희(音译:袁江熙)表示:“S-BLU包括一个名为Coherent-Backlight Unit(C-BLU;相干背光单元)的薄面板状光源,后者将入射光束转换成准直光束。S-BLU同时包括一个光束偏转器,它可以将入射光束调整到所需的角度。传统的4K屏幕尺寸为10英寸,视角非常小,只有0.6度。但你可以使用S-BLU将图像向用户弯曲,将视角扩大约30倍。”

在克服窄视角问题的过程中,研究小组创造了一种新的全息显示屏。它采用了薄平板设计,就像今天市场中的薄面板电视一样。所述研究的另一个显著成果是确定了一种利用单片现场可编程门阵列(Single-Chip Field-Programmable Gate array;FPGA)进行全息图计算的实时4K全息图生成方法。新方法利用了所谓的“基于图层的计算”。作为对比,大多数方法采用的是“基于点云的计算”。

所述方法利用FPGA实时计算全息图,在避免信息丢失和过度采样的条件下对算法进行了优化。이홍석(音译:李洪石)解释道,这有助于为全息图以后在日常生活的更多方面找到应用铺平道路:“从全息图的创建到复制,我们将能实现一个完整的系统,从而确保商业化的可能性。”

3. 未来全息显示的关键

尽管全息图成为日常生活一部分的概念无疑令人感到非常兴奋,但研究人员强调,要达到科幻电影中看到的全息图,前方的道路依然漫长。这是因为要使全息图成为日常生活中的景象,我们不仅需要全息显示器的发展,同时需要全息内容、全息拍摄设备、以及传输全息图所产生的大量数据的过程。

但正如원강희(音译:袁江熙)指出的一样,全息图有可能很快就会在我们的日常生活中出现:“例如,我们可能会开始看到有限的全息图用例,比方说键盘,甚至全息菜单。随着全息图变得越来越普遍,我们同时将开始看到更多基于手指手势、语音、眼动追踪、脑电波识别和其他形式输入的非接触式用户界面的使用。”

在论文中,研究人员建议采用一种新的全息显示框架将是扫清商业化最重要障碍的关键。이홍석(音译:李洪石)最后总结道:“我们将继续尽最大努力将全息图打造成未来的显示方式。”

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