Photos: Samsung Advanced Institute of TechnologyPhotos taken of a full-color holographic movie. Because the depths of all objects in the 3-D image are different, the sharpness of holographic objects changes as the camera focus changes. (Left) The camera is focused 0.1 meters behind the display; note the blurriness of the foreground. (Right) The camera is focused 0.35 meters in front of the display; note the blurriness of the background.
三星的研究人員表示,未來,一款超薄交互式全息顯示屏,可以集成到移動設備中,支持辦公或家用,可以從多個角度提供高分辨率的、真實度極高的4K 3D 視頻。
傳統的全息圖是一種照片,當被照亮時,基本上就像觀察3D場景的2D窗口。每幅全息圖的像素將光波散射到它們身上,使光波相互作用,產生一幅具有深度錯覺的圖像。
全息術通過使用激光束將圖像編碼到記錄介質(如膠片或平板)上來創建靜態全息圖。通過一種被稱為空間光調制器的裝置從激光發射相干光,這種裝置可以主動地操縱光波的振幅或相位等特性,科學家們可以產生全息視頻。
全息視頻顯示可以創建真實的3D圖像,人們不會感到眼睛緊張,不像傳統的三D顯示,創造了使用二維圖像的深度幻覺。然而,由于各種原因,創建一個商業上可行的全息視頻顯示器已經被證明是一個挑戰。
首先,靜態全息圖可以將大量數據編碼到感光薄膜上,從而產生從大角度觀看的大圖像,全息視頻顯示受到像素大小和像素數的限制。因此,它們通常僅限于小圖像或窄視角。以前,能夠完全高清晰度分辨率的全息視頻顯示器可以在10英寸顯示器中提供0.25度的視角,也可以在0.1英寸顯示器中提供30度的視角。
另一個問題是如何產生全息視頻顯示器所需的相干光。它通常需要復雜、笨重的光學元件,因此很難用薄平板顯示器進行全息照相。更重要的是,全息視頻中的海量數據需要巨大的計算能力。
但三星公司的研究人員說,他們已經開發出一種可以從大角度觀看的薄全息視頻顯示器的方法。研究小組于11月10日在《自然通訊》雜志上在線詳述了他們的發現。
“我有信心在不久的將來,我們可以將全息顯示屏作為一種產品,”韓國水原三星高級技術研究所的光學工程師、高級研究人員Hong-Seok Lee說。
Photo: Samsung Advanced Institute of TechnologyThe new slim-panel holographic video display from Samsung researchers and their colleagues. The overall thickness of the display parts (right) is just 1 centimeter.
新顯示器的一個主要特點是配備了一個光束偏轉器的特殊背光,它可以傾斜來自激光二極管的相干光束的角度。這使顯示器的視角擴大了30倍,而不增加所需的像素數。此外,研究人員使用了一個相對纖細的幾何相位透鏡,而不是用一個體積龐大的透鏡來收集顯示器像素上的散射光。研究人員說,結果是顯示器的光學元件只有1厘米厚。
為了實時生成高質量的全息視頻,三星團隊采用了許多方法來減少所需的計算量。例如,他們使用盡可能少的比特來表示每個像素,并用簡單的查找表代替復雜的數學運算。
總而言之,樣機顯示屏的尺寸為10.1英寸,在1米的視距下,視角為15度。他們開發的單芯片全息視頻處理器可以每秒進行大約1400億次運算,以每秒30幀的速度生成4K分辨率的全息彩色圖像。
研究人員指出,他們的全息視頻處理器被設計成嵌入智能手機應用處理器中。他們現在正在努力縮小這個系統的規模,使之更加適合移動電話。
“我想每個人都在期待什么時候它能應用在在日常生活中,”Lee說。“我可以告訴你,這不會花很長時間了。”
責任編輯:PSY
原文標題:研究人員開發手機用超薄交互全息顯示屏
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