Практичный 3D-дисплей, созданный с помощью голографии и технологии светового поля

• Новый метод позволит устранить визуальные искажения на 3D-дисплеях без дополнительной более тяжелой оптики.
• Система создает четкое трехмерное изображение в космосе, что делает ее пригодной для приложений AR.

В основном мы взаимодействуем с цифровым контентом с помощью клавиатуры и сенсорных 2D-панелей. Однако такие технологии, как виртуальная реальность (VR) и дополненная реальность (AR), в настоящее время обещают больше свободы от этих ограничений.

У устройств VR / AR есть свои недостатки, например, тенденция вызывать утомление глаз, головокружение и укачивание из-за их конструкции, основанной на стереоскопии. Более длительное использование этих устройств может усилить чувство тошноты и искажения, которое также известно как VR-болезнь.

Чтобы преодолеть эти ограничения, исследователи из Бельгии и Японии начали изучать сочетание голографии и технологии светового поля. Хотя для этого требуется дополнительное оборудование, они постарались сохранить его размер и стоимость на низком уровне, чтобы оно могло иметь коммерческий успех.

Как это работает?

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

Настоящие 3D-дисплеи, такие как устройства отображения голографии и светового поля, могут генерировать одни и те же модулированные лучи без присутствия реального объекта. Однако точное восстановление всех характеристик объекта - дорогостоящий процесс.

Вот почему исследователи сначала вычислили необходимую модуляцию, а затем преобразовали данные в световые сигналы с помощью ЖК-дисплея. Эти сигналы далее подаются на другие оптические приборы, такие как сумматоры луча, зеркала и линзы.

Они разработали голографический оптический элемент с тонким слоем светочувствительного элемента, который способен воспроизводить работу нескольких оптических модулей. В основном он сделан из стекла, от которого зависит качество и производительность дисплея.

Чтобы записать / распечатать несколько оптических компонентов за один раз, команда разработала метод под названием «Цифровой голографический оптический элемент» (сокращение от DDHOE). Этот метод позволяет регистрировать все характерные особенности различных оптических компонентов, не требуя физического присутствия реальных компонентов.

Источник:Оптическое общество

По сути, цель состоит в том, чтобы измерить голограмму всех характеристик компонентов и оптически воссоздать их вместе с помощью лазера и ЖК-дисплея. Конечные оптические сигналы напоминают один и тот же свет, модулированный всеми фактическими компонентами вместе. Записанная голограмма наконец проецируется на тонкий лист светочувствительного материала.

(a) линзовый массив DDHOE, (c) трехмерная сцена, созданная компьютером, (d) окончательное трехмерное изображение | Предоставлено:Боаз Джесси Джекин.

Команда уже протестировала эту технику на проекционном 3D-дисплее светового поля. Поскольку это прозрачная система, которая выводит 3D-изображения / видео, эта технология может найти множество приложений в AR.

Для отображения многовидовых изображений на стекле (пленка с матрицей микролинз) в системе используется обычный 2D-проектор. Эта тонкая пленка модулирует свет, исходящий от проектора, и воссоздает трехмерное изображение в космосе.

Чем он отличается от другого метода?

В традиционных методах свет от проектора рассеивается, прежде чем попасть на решетку микролинз. Это искажает окончательное трехмерное изображение в космосе. Чтобы исправить это, вам нужно объединить прожекторы проектора в параллельный луч.

Однако, если вам нужен дисплей большего размера, вам необходимо увеличить размер коллимирующих линз, что увеличивает стоимость компонентов - основная причина, по которой эти методы не достигли коммерческого успеха.

Читайте:Новейшая 3D-проекция в THIN AIR | Лучшая альтернатива голограмме

Новый метод, с другой стороны, включает функции коллимации на самой матрице микролинз, изготовленной с помощью DDHOE. Это устраняет необходимость в более тяжелой коллимационной оптике. Исследователи полагают, что их техника скоро заменит существующие модели, в которых используются громоздкие оптические компоненты.