新型顯示器使用光學(xué)映射方式建立了三維圖像。OLED屏幕分為四個子面板，每個子屏幕都有一個二維圖片?？臻g復(fù)用單元(SMU)將每個圖像移動到不同的深度，并且使所有圖像的中心與觀察軸對齊。通過目鏡觀察，每個圖像看起來都在不同的深度。圖片由伊利諾伊大學(xué)香檳分校的Liang Gao提供
來自伊利諾伊大學(xué)香檳分校的Liang Gao說：“我們想用3D顯示屏替代目前使用的AR和VR光學(xué)顯示模塊，以擺脫疲勞的問題。我們的方法可以產(chǎn)生新一代能夠整合到任何類型的AR眼鏡或VR耳機(jī)的3D顯示器。”
Gao和Wei Cui在光學(xué)學(xué)會(OSA)期刊“Optics Letters”上報道了他們的新型光學(xué)映射3D顯示器。只有1 x 2英寸，新的顯示模塊可以通過產(chǎn)生深度感來提高觀看舒適度，與我們在現(xiàn)實(shí)世界中看到的深度相同。
克服視覺疲勞
目前的VR耳機(jī)和AR眼鏡是以呈現(xiàn)兩個二維圖像的方式，提示觀眾的大腦投入到三維場景中。這種類型的立體顯示會引起所謂的視覺輻輳-調(diào)節(jié)沖突，隨著時間的推移觀眾更難融入圖像，并引起不適感和視覺疲勞。
新型顯示器使用一種稱為光學(xué)映射的方法來呈現(xiàn)實(shí)際的3D圖像。這是通過將數(shù)碼顯示分成幾個子面板來完成的，每個子面板都創(chuàng)建一個二維圖像。子面板圖像被移動到不同的深度位置，所有圖像的中心是對準(zhǔn)的。當(dāng)用戶透過目鏡觀看時，看起來好像每個圖像都處于不同的深度。研究人員還開發(fā)了一種混合圖像的算法，使深度連續(xù)顯示以形成統(tǒng)一的3D圖像。
新系統(tǒng)的關(guān)鍵器件是空間復(fù)用單元，它將子面板圖像軸向移動到指定的深度，同時橫向地將子圖像的中心對準(zhǔn)觀察軸。在目前的設(shè)計(jì)中，空間復(fù)用單元由空間光調(diào)制器組成，可以根據(jù)研究人員開發(fā)的特定算法對光進(jìn)行修改。
雖然這種方法可以與任何現(xiàn)代顯示技術(shù)配合使用，但研究人員采用了一種最新的顯示技術(shù)——有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)顯示器，可以用于商業(yè)電視和移動設(shè)備上。OLED顯示器能夠提供極高的分辨率，確保每個子面板都包含足夠的像素以保證清晰的圖像。
Gao說：“人們嘗試過用類似的方法來創(chuàng)建多個平面深度，但是不是同時創(chuàng)建多個深度圖像，而是快速地改變圖像。然而，這種方法卻以犧牲動態(tài)范圍或?qū)Ρ榷茸鳛榇鷥r，因?yàn)槊總€圖像顯示的時間非常短。”
營造深度感
研究人員通過使用它來顯示停車場的復(fù)雜場景，并將相機(jī)放置在目鏡前面，以記錄人眼將會看到的內(nèi)容，進(jìn)而測試該設(shè)備。當(dāng)攝像機(jī)聚焦在遠(yuǎn)處的汽車上，近景就會離焦。同樣的，相機(jī)可能會聚焦在距離較近的汽車上，而遠(yuǎn)景就顯得模糊。這個測試證實(shí)，新顯示器的焦點(diǎn)變化可以產(chǎn)生深度感知，就像人類感知場景的深度一樣。雖然這個演示是黑白的，但是研究人員說這種技術(shù)也可以用來制作彩色圖像，盡管橫向分辨率降低了。
研究人員正在努力進(jìn)一步降低系統(tǒng)的體積、重量和功耗。“未來，我們要用另一種光學(xué)器件例如體全息光柵代替空間光調(diào)制器。因?yàn)槌梭w積更小，這些光柵不積極消耗功率，這將使我們的設(shè)備結(jié)構(gòu)更加緊湊，增加了它對于VR耳機(jī)或AR眼鏡的適用性。”
雖然研究人員目前沒有任何商業(yè)合作伙伴，但是他們正在與公司進(jìn)行討論，新顯示器是否可以整合到未來的AR和VR產(chǎn)品中。
數(shù)字化要一盤棋更要各自為戰(zhàn)
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