将图像直接投射到视网膜上的3D眼镜来了!剑桥大学与华为慕尼黑团队在3D显示又取得最新进展

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近期,剑桥大学初大平团队联合华为慕尼黑研究中心的工程师们,构建了一种新的3D显示解决方案,克服了通常3D设备引起的“恶心、视疲劳、用户不能准确估算深度”等问题。采用随时聚焦显示的方式,使得它的计算机数据处理速度比通常的全息3D展示快了三个数量级。该研究以Accommodation-FreeHeadMountedDisplaywithComfortable3DPerceptionandanEnlargedEye-box为题发表在Research上(DOI:10.34133/2019/9273723)。

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剑桥大学的科学家们联合华为慕尼黑研究中心的工程师们,基于150多年前英国物理学家麦克斯韦提出的原理构建了一种3D显示解决方案,克服了通常3D设备引起的“恶心、视疲劳、用户不能准确估算深度”等问题。该方案把每一个像素转化为一个薄型完全平行的光束,将其投映到用户的视网膜上,这样无论用户聚焦到哪里,都有可能保证所产生的图像总是清晰的。这是因为像素光束太薄,几乎完全不受人眼晶状体的影响。由于是随时聚焦显示,它所要求的信息率是每眼每帧只有一个图像,和常规的立体显示一样,现代计算机容易处理,因此比全息3D展示快了三个数量级。

研究者们创建了一个增强现实显示的原型演示,并使用多个分束器简单有效地扩大了可视窗口,使用户能透过它看到叠加在真实世界的3D图像。原型机视场为36.5°,相当于看1米距离的电脑显示器。目前已有50多位志愿者试戴了原型机,受试者普遍对3D图像感觉舒适,没有恶心、晕眩等症状。

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目前,研究者们正在研究随时聚焦显示的其他好处,例如,尝试把这项技术应用到滑雪和摩托骑行的头盔显示器上。当前的设备装备下,摩托车驾驶员以时速70英里骑行的时候,低头看一眼时速表的时间内就可以驶出100多米,这项技术有望直接应用在头盔显示器上。更重要的是,这种技术可以将现实世界的图像与虚拟物体一起捕捉并呈现,使视力有缺陷的人也能获得他们之前不可能看清楚的信息。

本文展示的原型机针对日常使用还显得庞大笨重,但研究者们已经在打造第二代产品,它不仅同时拥有两倍的视场,还会如一副眼镜那样小巧轻盈。

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初大平教授现任英国剑桥大学光电子与传感器组教授、主任,剑桥大学工程系先进光电与电子研究中心主任,英国物理学会会士(Fellow),英国物理学会特聘物理学家(CharteredPhysicist)和英国工程技术学会会士(Fellow)。

初大平教授的主要研究领域包括高亮度多稳态反射彩色显示器件、应用于投影、照明和电信的全息空间光调制器、夹层电活性金属箔和灵活/可印刷电子技术,在相关领域取得了卓越的成就,在国际学术界享有很高的学术地位。

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