Holografische Lichtveld 3D Display: Helder, Verzerringsvrij Zicht Voor AR

• Een nieuwe methode zou visuele vervormingen in 3D-displays verwijderen zonder extra zware optica.
• Het systeem creëert een helder 3D-beeld in de ruimte wat het geschikt maakt voor AR-toepassingen.

We communiceren meestal met digitale content via toetsenborden en 2D touchpanels. Echter, technologieën zoals Virtual Reality (VR) en Augmented Reality (AR) beloven tegenwoordig meer vrijheid van deze beperkingen.

VR/AR-apparaten hebben hun eigen nadelen, bijvoorbeeld een neiging om oogspanning, duizeligheid en bewegingsziekte te veroorzaken door hun stereoscopie-gebaseerde ontwerpen. Langdurig gebruik van deze apparaten kan het gevoel van misselijkheid en vervorming vergroten, wat ook bekend is als VR-ziekte.

Om deze beperkingen te overwinnen, hebben onderzoekers in België en Japan begonnen met het verkennen van een combinatie van holografie en lichtveldtchnologie. Hoewel dit extra apparatuur vereist, hebben ze geprobeerd de grootte en kosten laag te houden zodat het commercieel succesvol kan zijn.

Hoe Het Werkt?

De eigenschappen van objecten (zoals grootte, kleur, textuur, hoogte, afstand) worden gedefinieerd door het licht dat door hen in verschillende richtingen met verschillende intensiteiten wordt verstrooid. De menselijke ogen zien gemoduleerde stralen en sturen signalen naar de hersenen waar die kenmerken gereconstrueerd worden.

Echte 3D-displays zoals holografie en lichtveld-displayapparaten kunnen dezelfde gemoduleerde stralen genereren zonder de aanwezigheid van een echt object. Echter, het nauwkeurig reconstrueren van alle eigenschappen van het object is een duur proces.

Daarom berekenen onderzoekers eerst de benodigde modulatie en transformeren de data vervolgens in lichtsignalen met behulp van een LCD. Deze signalen worden vervolgens doorgegeven aan andere optische instrumenten zoals bundelcombiners, spiegels en lenzen.

Ze ontwikkelden een holografisch optisch element met een dunne laag photosensitiv element dat in staat is de taken van meerdere optische modules te repliceren. Het bestaat voornamelijk uit glas dat de kwaliteit en prestaties van het display bepaalt.

Om verschillende optische componenten in één keer op te nemen/printen, ontwikkelde het team een methode genaamd Digitally Designed Holographic Optical Element (DDHOE). Deze methode kan alle karakteristieke eigenschappen van verschillende optische componenten opnemen, zonder dat de daadwerkelijke componenten fysiek aanwezig hoeven te zijn.

Bron: The Optical Society

Eigenlijk is het doel om de hologram van alle componenten-eigenschappen te meten en ze optisch samen te recreëren met een laser en LCD. De finale optische signalen lijken op hetzelfde licht gemoduleerd door alle daadwerkelijke componenten samen. De opgenomen hologram wordt ten slotte geprojecteerd op het dunne blad photosensitiv materiaal.

(a) DDHOE lens array, (c) computer gegenereerde 3D-scène, (d) Finale 3D-afbeelding | Credit: Boaz Jessie Jackin

Het team heeft deze techniek al getest op een head-up lichtveld 3D-display. Aangezien het een doorzicht systeem is dat 3D-afbeeldingen/video's uitvoert, kan de technologie een verscheidenheid aan toepassingen in AR hebben.

Om multi-view afbeeldingen op een glas (microlens array film) weer te geven, gebruikt het systeem een conventionele 2D-projector. Deze dunne film moduleert het licht van de projector en recreëert het beeld in 3D in de ruimte.

Hoe Het Verschildert Van Andere Methodes?

In traditionele technieken verstrooit licht van de projector voordat het de microlens-array raakt. Dit vervormt de finale 3D-afbeelding in de ruimte. Om dit te repareren, moet u de projectorlichten collimeren in een parallelle bundel.

Echter, als u een groter display wilt, moet u de grootte van de collimerende lenzen vergroten, wat de kosten van componenten verhoogt – de hoofredes waarom deze technieken geen commercieel succes hebben behaald.

Lees ook: De Meest Recente 3D Projectie IN DUNNE LUCHT | Een Betere Hologram Alternatief

De nieuwe methode integreert daarentegen de collimatiefuncties op de microlens-array zelf door het te fabriceren met DDHOE. Dit elimineert de behoefte aan zwaardere collimatieve optica. Onderzoekers geloven dat hun techniek de bestaande modellen die bulk optische componenten gebruiken, binnenkort zal vervangen.