Голографический световое поле 3D-дисплей: четкое, без искажений зрение для AR

• Новый метод устраняет визуальные искажения в 3D-дисплеях без дополнительных тяжелых оптических элементов.
• Система создает четкое 3D-изображение в пространстве, что делает её подходящей для AR-приложений.

Мы в основном взаимодействуем с цифровым контентом через клавиатуры и 2D сенсорные панели. Однако технологии вроде виртуальной реальности (VR) и дополненной реальности (AR) сейчас обещают больше свободы от этих ограничений.

VR/AR устройства имеют свои недостатки, например, склонность вызывать напряжение глаз, головокружение и морскую болезнь из-за их стереоскопических дизайнов. Длительное использование этих устройств может усиливать чувство тошноты и искажений, известное как VR-болезнь.

Для преодоления этих ограничений исследователи в Бельгии и Японии начали исследовать сочетание голографии и технологии светового поля. Хотя это требует дополнительного оборудования, они старались сохранить размер и стоимость низкими для достижения коммерческого успеха.

Как это работает?

Характеристики объектов (такие как размер, цвет, текстура, высота, расстояние) определяются светом, рассеянным ими в разных направлениях с разной интенсивностью. Глаза человека видят эти модулированные лучи и посылают сигналы в мозг, где эти характерные признаки воссоздаются.

Настоящие 3D-дисплеи, такие как голография и световое поле, могут генерировать те же модулированные лучи без присутствия реального объекта. Однако точное восстановление всех признаков объекта — дорогой процесс.

Именно поэтому исследователи сначала вычислили необходимую модуляцию, а затем преобразовали данные в световые сигналы с помощью ЖК-дисплея. Эти сигналы далее передаются на другие оптические инструменты, такие как пучковые комбинаторы, зеркала и линзы.

Они разработали голографический оптический элемент с тонким слоем фотогувствительного элемента, способным реплицировать функции нескольких оптических модулей. Он в основном сделан из стекла, определяющего качество и производительность дисплея.

Для записи/печати нескольких оптических компонентов за один раз команда разработала метод, называемый Цифрово-проектируемый голографический оптический элемент (DDHOE). Этот метод может записать все характерные признаки разных оптических компонентов без необходимости их физического присутствия.

Источник: The Optical Society

По сути, цель — измерить голограмму признаков всех компонентов и оптически воссоздать их вместе с использованием лазера и ЖК-дисплея. Финальные оптические сигналы напоминают тот же свет, модулированный всеми реальными компонентами вместе. Записанная голограмма наконец проецируется на тонкий лист фотогувствительного материала.

(а) массив линз DDHOE, (в) компьютерно-сгенерированная 3D-сцена, (г) итоговое 3D-изображение | Источник: Boaz Jessie Jackin

Команда уже протестировала эту технику на головном световом поле 3D-дисплее. Поскольку это прозрачная система, выводящая 3D-картинки/видео, технология может иметь множество применений в AR.

Для отображения многовидовых картинок на стекле (пленке микролинз), система использует обычный 2D-проектор. Эта тонкая пленка модулирует свет от проектора и воссоздает изображение в 3D в пространстве.

Как это отличается от других методов?

В традиционных техниках свет от проектора рассеивается до попадания на микролинзовый массив. Это искажает итоговое 3D-изображение в пространстве. Чтобы исправить это, нужно коллимировать свет проектора в параллельный пучок.

Однако, если вы хотите больший дисплей, вам нужно увеличить размер коллимирующих линз, что повышает стоимость компонентов — главная причина, по которой эти техники не добились коммерческого успеха.

Читать: Последняя 3D-проекция В ТОНКОМ ВОЗДУХЕ | Лучшая альтернатива голограмме

Новый метод, с другой стороны, включает функции коллимации в сам микролинзовый массив, изготавливая его с DDHOE. Это устраняет необходимость в тяжелых коллимирующих оптических элементах. Исследователи верят, что их техника вскоре заменит существующие модели, использующие громоздкие оптические компоненты.