
科幻变现实!英国团队突破技术瓶颈,OLED全息影像或将引领国内VRAR行业腾飞
想象一下,未来你的手机、眼镜,甚至是家里的墙面海报,都能投射出栩栩如生的3D全息影像,这将多么令人兴奋!随着3D全息投影技术的大规模应用至VRAR行业,消费级全息投影的普及,行业将迎来一场技术革命。
然而,目前全息图案的制作主要依赖激光,激光设备昂贵、笨重且易损,甚至可能对眼睛造成永久伤害。尽管全息投影在科幻片中频频亮相,但消费级全息投影的大规模普及一直难以实现。
近期,英国圣安德鲁斯大学的研究团队在《光:科学与应用》期刊上发表了一篇新论文:他们研发出一种新型光电子设备,使用OLED技术即可生成清晰的全息图像。这一技术突破不仅为全息图像生成和光调控提供了全新思路,也为OLED技术开辟了新的发展方向。
该团队利用新技术制造的全息图像,成功投射出一只全息斑点狗。OLED作为一种熟悉的技术,广泛应用于各种屏幕产品。其原理是让每个子像素独立发光,在平面上合成颜色。
那么,既然OLED可以投射二维平面图像,为什么不能投射3D影像呢?关键问题在于OLED发出的光“散漫”且“不整齐”(专业术语为空间相干性低)。使用这种“散漫”的光,很难投射出清晰、锐利的图像,更不用说精细的全息图。
打个比方,如果激光的所有光子步调一致,就像一队步伐整齐的士兵;那么OLED发出的光就像一群人杂乱无章地走出地铁站,毫无秩序。
然而,专家们找到了解决办法:为OLED这个“散漫”的光源,配备一个“超级神奇的滤镜”——超表面。
超表面上有无数个比头发丝还细几千倍的小结构,能精密操控每束光的方向和相位。超表面就像一个“指挥”,强行将这群杂乱无章的人安排得井井有条。OLED光源和超表面组合在一起,形成了一个非常小巧的“投影仪”。
这个用于制造3D全息图像的OLED光源,需要具备高亮度、稳定性和耐用性。通过特制的红色OLED光源和超表面的“引导”,专家们成功投射出一只斑点狗的全息图案。
目前,图像略显模糊的原因有两个:一是光色太杂,因为OLED发出的红色光并非纯红色,混合了不同颜色,导致图像重叠模糊;二是OLED光源的空间相干性低,即发出的光波之间不太同步。
针对光色太杂的问题,他们在OLED和滤镜之间加入了一个滤光片(bandpass filter),逐渐缩小光谱范围,从63纳米宽变成10纳米宽,只让更少颜色的光通过。结果,墙上的斑点狗图像瞬间变得更加清晰锐利。
事实上,这样处理后的OLED照明下的图像“散斑”更少、图像更干净、噪声比激光低很多。这说明OLED可能比激光更适合用于全息投影,尤其是在未来可能用在手机、AR眼镜等设备中。
针对空间相干性低的问题,专家们通过调整OLED光源和超表面的距离来调节光的空间相干性。当他们把设备距离从3厘米增加到6厘米,光的“整齐度”就提高了,狗狗变得更清晰。
实验中最小的投影距离是3厘米,说明这个系统的尺寸可以做得很小。
总结一句话:这次的技术革新,就是英国专家们通过专门设计一种新型的、作为照明光源的OLED,并与其他先进光学元件(如超表面、滤光片等)深度集成,组成一个全新的、紧凑的系统,实现了接近激光级别的全息投影。
当然,用OLED代替激光进行投影,亮度肯定不如激光的效果。但这一技术的巨大优势是借助OLED,全息投影系统可以做得轻薄、可弯曲、做成各种形状和颜色,而且尺寸很小。未来,或许这一技术能成就便携式全息投影设备,应用在AR、手机显示等领域,推动消费型全息投影设备的大规模普及。
国内的厂商,又有哪些进展呢?
目前,国内做全息投影的厂商不在少数,如北京的黑弓、启迪数字天下、一起智能,深圳的盟云全息、优立全息、魔眼、偏锋光术,上海的幻维,香港的数字王国等。
其中,黑弓是平昌冬奥会“北京8分钟”的全息执行团队,主营大型活动全息创意和数字艺术装置。幻维数码创意主要做影视特效、虚拟演出、全息广告,涉及明星虚拟演唱会、品牌全息发布会、大型晚会特效设计等。数字王国曾经制作邓丽君全息演唱会,主打虚拟明星经纪、电影特效。
启迪数字天下聚焦文旅景区全息剧场、企业数字化展厅、教育虚拟实验室,主营数字孪生、全息互动系统、虚拟人开发;一起智能偏重音乐节全息舞台、品牌快闪活动、电竞虚拟直播,为全息娱乐活动提供策划和技术支持;魔眼科技主要为电影和游戏提供影像创作;盟云全息主营全息娱乐IP开发、全息影院系统;优立全息主打全息地理信息系统、教育可视化工具;偏锋光术主打儿童教育互动墙、商场沉浸式营销、艺术展览。
平昌冬奥会“北京8分钟”
综合来看,国内的全息投影企业已经初具生态位分化,在各自的领域具备了一技之长。随着新技术的发展,全息投影一定会变得更逼真,虚拟世界一定会变得更沉浸。对于用户来说,我们必将以新的维度体验这个丰富多彩的世界。
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