上海交通大�(xué)助理研究員李�
�2016中國平板顯示�(xué)�(shù)會議�，上海交通大�(xué)助理研究員李燕詳�(xì)介紹了上海交通大�(xué)在真三維顯示方面的工��
以下為現(xiàn)場演講文字實(shí)錄：
首先我簡單介紹一下三維顯�，然后我將會介紹兩種真三維顯示目前在我們實(shí)�(yàn)室研�(fā)�，最后是總結(jié)�
三維顯示我們知道無處不�，不論是三維的劇場，還是�(xiàn)在非常熱門的虛擬現(xiàn)�，我們都有了一個三維的體驗(yàn)，應(yīng)該說非常�。但是你能夠�(fā)�(xiàn)，如果你長時(shí)間的觀看三維的�，你就會有一�(diǎn)不舒服的感覺。為什么會�(chǎn)生這種感覺�?不舒服是我的眼睛有問題嗎?其實(shí)都是很正常的，這是由于三維本身一個缺陷引起的，這是的矛��
什么叫做Accommodation convergence，我�?nèi)搜墼诳礀|西的�(shí)候因?yàn)橐劢沟轿矬w上要�(jìn)行旋�(zhuǎn)，物體很近的話我們的眼球所成的夾角就會比較�，因此我們可以根�(jù)眼球所成夾角的大小來判斷這個問題離我們有多遠(yuǎn)。什么叫Accommodation，這個就是我們眼球的曲光�，我們看�(yuǎn)物體的時(shí)候眼球就不需要很彎曲，像可以呈像在視�(wǎng)膜上，這是一個眼球調(diào)節(jié)的工�。而且這個Accommodation還有一個很有趣的現(xiàn)�，如果你看的比較近的物體，那么遠(yuǎn)的物體就會比較模糊。我們看一下真�(shí)的世�，我們的Accommodation眼球確實(shí)是聚焦到了三維物�，而且我們每一個眼球的曲光度都是�(jìn)行了一個正確的�(diào)�。那么現(xiàn)在在很常見的情況下，我們一般是�、右眼各個產(chǎn)生一個圖�，然后眼睛之間產(chǎn)生一個位移，通過位移的距離來判斷有多�(yuǎn)，這個時(shí)候眼球的匯聚仍然是匯聚到物體上面。因?yàn)橐辞宄?nèi)容，所以我們每個眼球的聚焦是在平板顯示上的，所以Accommodation告訴我們的距離是在Displays�
如何才能制造出一種讓人非常舒適的�(huán)境呢?我們叫它一個光長，光長是什么呢?光長是無�(shù)根光線的�(jié)合，這些光線是有不同的方�、不同的起點(diǎn)、不同的亮度、不同的顏色，隨著時(shí)間會有一個變化，如果我們把所有的元素包括在里面真�(shí)的呈�(xiàn)，這樣就不會有頭暈的效果了�
如何來做這個事情呢?做起來主要由三種方法�
1、超多視�(diǎn)，就是兩個視�(diǎn)的多視點(diǎn)顯示�
2、Volumetric displays
3、Holographic displays
所以你并不是說你一定要有幾百個視�，如果你有三�、四個能夠�(jìn)去也是可以的。右邊這個圖，如果有多個時(shí)�(diǎn)，那你的眼睛就要相應(yīng)的調(diào)�，這樣才能在你的視�(wǎng)上呈一個清晰像。這個要求肯定也是比較高�，需要在非常小的范圍�(nèi)形成。這種方法，我們大概可以理解為是這樣，在真實(shí)的物體中，每一個點(diǎn)都發(fā)出連續(xù)的光，那么用這個超多視�(diǎn)的方法來�(jìn)行連接的方��
第二種方法，叫做體三�。這個圖非常好的詮釋了體三維的意�，在每一個空間它可以�(fā)出無�(shù)的光線，直接就可以反過來追溯到發(fā)光點(diǎn)的位�，它直接就是一個真三維的顯�。問題是像這種顯示，往往它點(diǎn)本身是彌散的，可能它的分辨率也比較低，我們要做的工作是如何把它做的分辨率更高，更連續(xù)，做得更�，同�(shí)又能滿足分辨�。其�(shí)我們在平板顯示方面大家做的非常好了，所以有一個非常常見的體三維的方式，就是叫多面的體三維，它把這個體切成了很多個二維的截面，假如你能一一把這個截面都展現(xiàn)出來，如果這個速度足夠�，我們腦子里面就會呈�(xiàn)出一個完整的三維形象�
最后一種，其實(shí)大家也是非常的熟悉了，全息這個概念也是產(chǎn)生了很久了，�?yàn)樗軌蛲瑫r(shí)�(chǎn)生強(qiáng)度和像位，所以我們叫它全�，所以它被認(rèn)為是一種最終的3D顯示技�(shù)，但是現(xiàn)在還存在很多的問題�
后面真三維跟大家分享一下：
首先是基于聚合物的體三維用于虛擬�(xiàn)�(shí)和增�(qiáng)�(xiàn)�(shí)，目前還有三星的VR，還有國�(nèi)的暴�(fēng)魔鏡，最近都是非常的�。增�(qiáng)顯示不僅僅能看到真實(shí)的物體，還能夠看到虛擬物��
我們知道AR和VR，像娛樂、文�、教育、還有軍事眼�、教育等方面，我們來看一�，這個是一個視�，我們簡單看一��
大概就是展示一�，在未來世界�，你可以在家里觀看足球比�，那些足球運(yùn)動員的三維圖象都呈現(xiàn)在你的面前。這個全息眼鏡也是有它的道理的，這是一個非常好的體�(yàn)，如果你看過一定會拍手稱贊。但是它仍然有缺陷，你看一會兒可能是好�，但是如果長期看還是會產(chǎn)生頭�?zāi)垦５母杏X。因�，為了克服這個困難，就采用了一種變體面的體三維的方式來�(yīng)用于增強(qiáng)�(xiàn)�(shí)，我們可以看到這個結(jié)�(gòu)�，左邊是一個微顯示�，它在不同的電壓下是可以�(diào)節(jié)�。它通過放大，再通過增光�，最終會在人的正前方呈現(xiàn)一個放大的圖像，他可以顯示像整個會場一樣大，像一座山一樣大，這個是非常�(qiáng)大的�
我們可以看�，它這個透鏡比較慢的原因，所以它一次只能顯示一個面，這個彩色的求是它產(chǎn)生的一個虛擬的�，這個彩色的球是和前面最大的物體在一起的，后面兩個是在比較遠(yuǎn)的位置。如果這個相�(jī)是聚焦在前面的話，這個虛擬的物體是比較清晰的，如果這個相�(jī)是聚焦在�(yuǎn)處的話，這個虛擬的物體和前面的物體都會變得比較模糊，這是非常有趣�，它就像真實(shí)的物體一樣你想要聚焦在哪里就聚焦在哪�，它就是真真�(shí)�(shí)的傳�。唯一的缺�，就是它的響�(yīng)速度比較慀�
接下來就換了一個透鏡，這個幾K赫茲都可以操�，它展現(xiàn)了同�(shí)有六個畫面的效果。但是我們可以看到這個結(jié)�(gòu)仍然是非常的�(fù)�，雖然它的效果是非常的好，但是他用的透鏡的原�，以至于它前面需要很多的透鏡來對這個光度�(jìn)行整形，得到一個正確的視廠�，我們可以用一個簡單的方法把這個透鏡都去��
這是我們現(xiàn)在采用的一個方�，左邊是一個投影儀，它投出的是一個平行的二維的投像，它投出的這些就是我們聚合物�(wěn)定液晶膜，每一個液晶膜在不加電壓的�(shí)候是處于一種散射的狀�(tài)，在加電壓的�(shí)候就會變成透明狀�(tài)。我們知道一束光打到膜上就會形成�(fā)散的光，這樣我們就可以反推出來�(fā)光點(diǎn)的位置，這確�(shí)就是一個真三維顯示�
這個注意一�，在每一個時(shí)刻只有一個液晶膜是屬于散射的狀�(tài)，其他的都屬于透明的狀�(tài)。當(dāng)然，我們這邊也用到了一個凸鏡對它�(jìn)行放�，所以我們這個范圍是可以非常廣的�
這是我們最終拍攝的一個視�，這只展現(xiàn)了兩個面，SJ是在前面的面，TU和小的物體是在同一個距離，是在比較�(yuǎn)的位�。當(dāng)相機(jī)聚焦在前面位置的�(shí)候，我們可以看到后面的物體無論是真�(shí)的還是虛擬的都變模糊了，�(dāng)我們的相機(jī)聚焦在比較后面的面的�(shí)�，我們可以看到TU和遠(yuǎn)的物體是清晰�，但是我們的SJ和近的物體卻是模糊的，所以我們也是真真實(shí)�(shí)的呈�(xiàn)了真三維顯示�
下面這個圖有點(diǎn)類似，只不過距離�(yuǎn)近有所不同�
小結(jié)：我們做了一個人眼舒適的眼鏡，可以長期佩戴，它的校正率也、分辨率比較�，希望它能成為下一代的智能VR�
我知道全信顯示最終的顯示，但是它�(xiàn)狀有很多問�，大多數(shù)的用的是電光�(diào)制方法，用電的信號來�(diào)控它的信�，一般分辨率比較難做�、比較難做過，像素比較難做好。另外，它的周期比較�，我們可以看到它顯示的面積也比較�。所以我們就用光光傳息的方法，不再是電光傳息，這種材料用到的是納米，微米型的，�?yàn)樗囊暯潜容^寬，它的分辨率、顯示范圍也可以做的比較�。這個文章他們也做了全息成像的工�，他們是想做一個動�(tài)的視頻，�?yàn)樗乃俣缺容^慢，所以不能達(dá)到時(shí)�(shí)的控�，早期我們用的是燃料，它的工作原理大家可以看一下，這個黃色是燃料分子，在沒有光的情況�，它比較容易處于一種比較直的狀�(tài)，在有光的情況下容易處于比較直的狀�(tài)。在光強(qiáng)的情況下，液晶的扭曲度降低，扭曲度降低會帶來折射率也會降�，所以這樣就會�(shí)�(xiàn)光強(qiáng)折射率轉(zhuǎn)化的過程，我們用這種材料確實(shí)�(dá)到了�?？斓乃俣?，可以達(dá)�1.28毫秒完成傳達(dá)信息�#p#分頁�(biāo)�#e#
這是不同彩色的視頻圖，這邊我們同�(shí)�(shí)�(xiàn)了在一個視頻里面同�(shí)有紅色、藍(lán)�，這個是我們的一個實(shí)�(yàn)裝置�，這邊有很多光�(xué)原件，中間有一個紅的是我們的樣品，我們用綠光�(jìn)行記��
我們的響應(yīng)速度已經(jīng)足夠快了，其他的特性發(fā)�(xiàn)DRY�(顯示�)非常低只�0.6，這個相�(dāng)?shù)�?。如何改�(jìn)這個效�，仍然保持比較快速度，接下來的速度就用了一個離子攙雜方�，最終它們被捕獲以后，就會形成電刻的周期性分布，就會形成一個周期性分布的�(nèi)件電�，最終會形成一個總的電長的分布。在電場比較�(qiáng)的位�，會�(fā)生比較大�(zhuǎn)動，就會豎起�。所以形成了液晶分子的周期性排�，最終會形成這折射率溫度排列和像位的主體� 我們實(shí)�(xiàn)了光�(qiáng)和像位的�(zhuǎn)�，這個機(jī)理是一樣的，那么用了這種材料以后，機(jī)理有所不同，它性能得到了很大的提升，在最好的情況下達(dá)�20%，得到了很大的�(jìn)�。我們也做了刷新的實(shí)�(yàn)，用了三種顏色紅、綠�(lán)，我們刷新頻率是60赫茲，我們看到圖像要比原來亮很多，仍然是一個沒有脫維的�(shí)�(shí)動態(tài)的刷�，這個也有相�(guān)�(bào)�(bào)��
�(xiàn)在看來我們的問題已經(jīng)解決的差不多�，但是它這個光�(qiáng)其實(shí)還是非常�(qiáng)�，這個不是很安全，有沒有辦法降低這個光�(qiáng)，讓材料的靈敏度得到提督��，半�(dǎo)體材料在這個光照的情況下很容易生光聲、電賀的。半�(dǎo)體膜一旦介入，雖然其他條件也是一�，產(chǎn)生的折射�，變化的效果是非常驚人，我們發(fā)�(xiàn)(�(jī)電光�(qiáng))大概�40毫瓦降到�40微瓦，響�(yīng)速度�?�?�
剛才所說的，其�(shí)我們只是驗(yàn)證了這個材料的記錄性，最終是要做一個三維的長期顯示，我們就�(shè)�(jì)了這樣的一個光�，光場的分布，然后再用我們攙雜液晶材料能夠把這些三維的物體呈�(xiàn)出來，我們希望在前面能夠形成一個四角形的畫面，在后面比較遠(yuǎn)的位置產(chǎn)生五角形畫面，我們做的不僅僅是一個畫�，其�(shí)是有個視頻在這里不能看，在屏幕比較近的位置�(jìn)行承�，它是一個四角形在旋�(zhuǎn)，當(dāng)我們屏幕移到比較遠(yuǎn)的位置的�(shí)�，它是一個五角形在旋�(zhuǎn)，不是在任何一個位置看到的都是一模一樣的東西�
半導(dǎo)體膜�(jìn)行了三種顏色，同樣是三種平面，近的平面是四角形，�(yuǎn)的平面是五角星�
最后總�(jié)一�，主要講了兩部分�(nèi)容：第一部分是能夠長期佩戴頭戴式響應(yīng)，兩形面的一個展�;第二個是視頻刷新的全息液晶顯�，我們用了好幾種，我們都可以�(shí)�(xiàn)�(shí)�(shí)公開的彩色顯示，而且我們還展示了兩個平面的三維顯示�
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