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(dòng)設(shè)備中，支持辦公或家用，可以從多個(gè)角度提供高分辨率的、真實(shí)度極高的4K 3D 視頻。
傳統(tǒng)的全息圖是一種照片，當(dāng)被照亮?xí)r，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(chǎn)生一幅具有深度錯(cuò)覺的圖像。
全息術(shù)通過使用激光束將圖像編碼到記錄介質(zhì)（如膠片或平板）上來創(chuàng)建靜態(tài)全息圖。通過一種被稱為空間光調(diào)制器的裝置從激光發(fā)射相干光，這種裝置可以主動(dòng)地操縱光波的振幅或相位等特性，科學(xué)家們可以產(chǎn)生全息視頻。
全息視頻顯示可以創(chuàng)建真實(shí)的3D圖像，人們不會(huì)感到眼睛緊張，不像傳統(tǒng)的三D顯示，創(chuàng)造了使用二維圖像的深度幻覺。然而，由于各種原因，創(chuàng)建一個(gè)商業(yè)上可行的全息視頻顯示器已經(jīng)被證明是一個(gè)挑戰(zhàn)。
首先，靜態(tài)全息圖可以將大量數(shù)據(jù)編碼到感光薄膜上，從而產(chǎn)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?cái)?shù)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(gè)問題是如何產(chǎn)生全息視頻顯示器所需的相干光。它通常需要復(fù)雜、笨重的光學(xué)元件，因此很難用薄平板顯示器進(jìn)行全息照相。更重要的是，全息視頻中的海量數(shù)據(jù)需要巨大的計(jì)算能力。
但三星公司的研究人員說，他們已經(jīng)開發(fā)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(fā)現(xiàn)。
“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(chǎn)品，”韓國水原三星高級技術(shù)研究所的光學(xué)工程師、高級研究人員Hong-Seok Lee說。
Photo: Samsung Advanced Institute of Technology
The 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(gè)主要特點(diǎn)是配備了一個(gè)光束偏轉(zhuǎn)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(kuò)大了30倍，而不增加所需的像素?cái)?shù)。此外，研究人員使用了一個(gè)相對纖細(xì)的幾何相位透鏡，而不是用一個(gè)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(jié)果是顯示器的光學(xué)元件只有1厘米厚。
為了實(shí)時(shí)生成高質(zhì)量的全息視頻，三星團(tuán)隊(duì)采用了許多方法來減少所需的計(jì)算量。例如，他們使用盡可能少的比特來表示每個(gè)像素，并用簡單的查找表代替復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算。
總而言之，樣機(jī)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(fā)的單芯片全息視頻處理器可以每秒進(jìn)行大約1400億次運(yùn)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(shè)計(jì)成嵌入智能手機(jī)應(yīng)用處理器中。他們現(xiàn)在正在努力縮小這個(gè)系統(tǒng)的規(guī)模，使之更加適合移動(dòng)電話。
“我想每個(gè)人都在期待什么時(shí)候它能應(yīng)用在在日常生活中，”Lee說。“我可以告訴你，這不會(huì)花很長時(shí)間了。”
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