克服光场投影局限性,首尔大学开发超高清大尺寸3D图像显示器

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合成21.4 cm x 21.4 cm x 32 cm的体三维图像,相当于2860万像素,而分辨率比原始图像高36倍

映维网 2021年08月27日)来自韩国首尔大学的研究人员开发了一种能够创建超高清大尺寸3D图像的原型显示器。据悉,这种新方法有助于克服光场投影的局限性。团队指出:“我们的光学设计可以将2D平板显示器替换为3D图像,并用于数字标志、娱乐、教育和其他应用。当然,我们的设计同时可以进行修改,以便在电影院提供沉浸式体验。”

研究人员已经将相关论文发表在《Optics Letters》期刊。其中,他们描述了如何结合两种不同的光场显示技术,并以几乎衍射极限的分辨率投影大尺寸3D图像。团队构建的新型显示器是自动立体显示器,这意味着它可以生成不同的3D图像,并允许你从不同角度查看。

研究人员表示:“我们开发了一种不需要任何数字处理就能以光学方式执行所有显示过程的方法。这可以弥补了每种显示技术的局限性,并允许在大屏幕创建高分辨率3D图像。”

组合技术

“光场”能够以与实际可见位置相对应的方式再现从对象反射的光线。由于自动立体光场显示器在不同的视角产生不同的图像,所以其需要处理大量的信息。这要求分辨率和显示图像尺寸之间形成折衷取舍。

为了克服这一限制,韩国首尔大学设计了一种将多焦显示与积分成像相结合的全新光学配置。通常,多焦显示器可以生成高质量的体三维图像,但要在大屏幕系统实现非常困难。另一方面,积分成像则更适合放大图像。

在新设计中,多焦显示器能够生成高分辨率3D或体三维场景,而积分成像技术可以将其放大到大屏幕。多焦显示和积分成像之间的信息转换全部以光学方式进行,无需任何数字处理。

研究人员表示:“我们的方法不仅仅是将现有的两种方法结合起来,而且可以实现几乎衍射极限分辨率的超高清晰度体三维光场显示。我们同时找到了一种有效解决体三维场景放大困难的方法,克服了可能影响整体成像的信息丢失问题。”

大尺寸的高分辨率3D图像

在验证了原型系统的分辨率后,研究人员重建体三维图像。测试表明,原型可以合成21.4 cm x 21.4 cm x 32 cm的体三维图像,相当于2860万像素,而分辨率比原始图像高36倍。

研究人员指出:“我们的方法在处理信息方面非常高效,从而实现了低计算成本,以及简单、高质量和实时的系统配置。这个光学设计同时可以与现有光场显示器中使用的各种技术无缝集成。”

相关论文Ultrahigh-definition volumetric light field projection

研究人员目前正致力于优化光学系统,以进一步降低多焦显示器的复杂性,并提高投影仪的紧凑性。他们指出,由于所述系统是两种不同技术的融合,所以随着每种技术的发展,性能可能会随之提高。

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