三星研究人員:超薄交互式全息顯示屏,集成到行動裝置中

2020-12-09 電子發燒友

三星研究人員：超薄交互式全息顯示屏，集成到行動裝置中

IEEE電氣電子工程師 發表於 2020-12-05 09:41:00

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，可以集成到行動裝置中，支持辦公或家用，可以從多個角度提供高解析度的、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。

全息術通過使用雷射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製器的裝置從雷射發射相干光，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，由於各種原因，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，它們通常僅限於小圖像或窄視角。以前，能夠完全高清晰度解析度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。它通常需要複雜、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。研究小組於11月10日在《自然通訊》雜誌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，它可以傾斜來自雷射二極體的相干光束的角度。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釐米厚。

為了實時生成高質量的全息視頻，三星團隊採用了許多方法來減少所需的計算量。例如，他們使用儘可能少的比特來表示每個像素，並用簡單的查找表代替複雜的數學運算。

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。他們開發的單晶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解析度的全息彩色圖像。

研究人員指出，他們的全息視頻處理器被設計成嵌入智慧型手機應用處理器中。他們現在正在努力縮小這個系統的規模，使之更加適合行動電話。

「我想每個人都在期待什麼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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