Papildu dimensija displeja tehnoloģijā

Kamēr mēs redzam 3D, lielākā daļa attēlu pastāv tikai 2D formātā. Pat gudri mēģinājumi radīt pārliecinošus objektu trīsdimensiju attēlus — Viktorijas laikmeta stereoskopi, zaļās un sarkanās brilles 1950. gadu B filmām, pat izsmalcināti hologrāfiski attēli — tas viss rada spēku, lai radītu trīs dimensiju ilūziju divdimensiju attēlā. virsmas.

Tagad Elizabete Dauna, bijusī Stenfordas universitātes inženierzinātņu studente, kļuvusi par uzņēmēju, ir izvēlējusies pavisam citu pieeju, veidojot īstu 3D displeju. Lai arī tas ir mazs un elementārs, viņas izgudrojuma principa pierādījums — cukura kubiņa izmēra speciāla stikla bloks — var atdzīvoties ar dejojošām krāsām, kurām ir augstums, platums un, pats galvenais, dziļums.

Šis stāsts bija daļa no mūsu 1997. gada maija numura

• Skatiet pārējo izdevuma daļu
• Abonēt

Jaunā tehnoloģija nerada attēlu, kas šķiet trīsdimensiju, Daunings saka, ka tā faktiski rada attēlu, kas ir uzzīmēts trīs dimensijās. Rezultātā tas uzliek dažus ierobežojumus skata leņķim vai cilvēku skaitam, kuri var vienlaikus vērot attēlus. Turklāt attēli ir izstarojoši — tie spīd, nevis atspīd, tāpēc skatītāji tos var viegli redzēt parastā istabas apgaismojumā bez īpašām brillēm vai galvassegām.

Šķiet, ka displeja unikālās īpašības padara to par dabisku potenciālai izmantošanai, piemēram, medicīniskās diagnostikas attēlveidošanas sistēmās, arkādes spēlēs, datorizētās projektēšanas rīkos un gaisa satiksmes kontroles monitoros. Displeju var izmantot arī kā zinātniski vizualizācijas palīglīdzekli, lai analizētu laika apstākļus, gaisa plūsmas ap lidmašīnu un citas sarežģītas daudzdimensiju datu kopas.

Patentētā ierīce, ko tagad komercializē Dauninga jaunais uzņēmums 3D Technology Laboratories of Mountain View, Kalifornijā, izmanto infrasarkano lāzeru pāri, lai selektīvi ierosinātu fluorescējošas metāla daļiņas, kas suspendētas caurspīdīgā stikla kubā, kura sānu garums ir 1,5 centimetri. Kad šīs īpašās retzemju metālu piedevas (sauktas arī par piedevām) ražošanas laikā tiek iemaisītas izkausētajā stiklā, tās vienmērīgi sadalās pa visu stiklu kā šokolādes skaidiņas cepumā, saka Daunings. Kad plankums cietinātā stikla iekšpusē tiek apgaismots ar neredzamu infrasarkano gaismu, sīkie piemaisījumi spilgti spīd.

Spēja vizualizēt reāllaika tilpuma datus patiesā trīsdimensiju formā ir bijusi displeja izstrādes centienu Svētais Grāls gadu desmitiem. Un, lai gan koncepcija par 3D objektu attēlošanu fluorescējošā stiklā aizsākās vismaz 1960. gadu vidū, tikai 70. gadu sākumā Battelle Laboratories pētniekiem Kolumbusā, Ohaio štatā, izdevās radīt divus vājus gaismas punktus erbija kristāla iekšpusē. leģēts kalcija fluorīds, izmantojot augstas intensitātes gaismu no ksenona lampām, kas ir līdzīga tai, ko rada halogēna avoti. Bet tas bija tik tālu, cik viņi nokļuva.

Apzinoties, ka kopš tā laika ir kļuvuši pieejami lēti, bet jaudīgi lāzeri un jauni optiskie materiāli, Daunings, strādājot par lāzera iekārtu inženieri FMC Corp. Tehnoloģiju centrā Santaklārā, Kalifornijā, uzskatīja, ka laiks izstrādāt tehnoloģiju ir plkst. roka. Kad viņa 1988. gadā ieradās Stenfordā, lai turpinātu studijas pēcdiploma studijās, viņa turpināja pētniecību par 3D displejiem kopā ar universitātes elektroinženieru profesoru Lambertusu Hesselinku, saņemot 350 000 USD ASV flotes stipendiju un papildu atbalstu no Aizsardzības progresīvo pētījumu projektu aģentūras. koncepts.

Viņas izstrādātais displeja prototips ir balstīts uz principu, ko sauc par upconversion. Daži retzemju elementi parāda šo parādību, izstaro redzamu gaismu, kad tos ātri pēc kārtas satriec divi noteikta viļņa garuma infrasarkanie lāzera stari. Nevienam staru kūlim nav pietiekami daudz enerģijas, lai pats par sevi izraisītu fluorescenci, skaidro Daunings, taču abu apvienotā enerģija var izraisīt jonu spīdēšanu stiklā.

Kad jons, kas parasti paliek zemākajā enerģijas līmenī, absorbē enerģiju no pirmā lāzera, tas pāriet uz starpposma ierosināto fāzi, kur tas paliek īsu laiku. Kad jonu šajā fāzē ietriec otrais lāzera stars, tas absorbē enerģiju otrajā viļņa garumā, tiek pakļauts pārejai vēl vairāk ierosinātā stāvoklī un, sabrūkot, atkārtoti izstaro lielāko daļu savas liekās enerģijas kā viens redzamās gaismas fotons. atpakaļ sākotnējā stāvoklī.

Lai prototipa displejs varētu radīt krāsu attēlus, Daunings salika mazo stikla kubu no trim fluora stikla slāņiem, kas izstrādāti komerciāliem optisko šķiedru lāzeriem un optiskajiem pastiprinātājiem. Katrs slānis satur jonus, kas izstaro vienu no trim piedevām primārajām krāsām — slānis, kas leģēts ar praezodīmu, spīd sarkanā krāsā, otrs ar erbiju mirdz zaļā krāsā, bet trešais ar tūliju spīd zilā krāsā.

Piešķirtās adreses precīziem punktiem katrā stikla slānī. Pēc tam, ieprogrammējot pāris lāzera skenerus, ko viņa aizņēmās no optisko disku atskaņotājiem, viņa varēja virzīt lāzera starus vertikāli un horizontāli, kā arī atpakaļ un uz priekšu caur kubu. Precīzi kontrolējot, kur caurspīdīgajā stiklā krustojas divi neredzamie lāzera stari, viņa spēja iedegt noteiktas krāsas fluorescējošu piedevu — līdzīgi kā elektronu stars izgaismo konkrētus fosforus krāsu televizora ekrānā, lai radītu vēlamo attēlu.

Katrs ieslēgtais gaismas punkts, ko sauc par skaļuma elementu vai vokseļu, ir kā Otrā pasaules kara bumbvedējs, kas noķerts divu prožektoru staru krustpunktā. Tomēr vokseļi ir niecīgi. Faktiski stari, kas fokusēti līdz 100 mikronu diametram, rada aptuveni 300 vokseļus ap viena centimetra diametra apļa perimetru.

Dauninga sākotnējā prototipa displejs sastāv tikai no trīs atsevišķiem stikla slāņiem, kas salīmēti kopā ar optiski saderīgu līmi, lai izveidotu saliktu struktūru. Tomēr izgudrotājs plāno izveidot lielāka mēroga 3D krāsu sistēmu, montējot daudzus plānus leģētus slāņus, kas sakārtoti atkārtotā secībā - sarkans, zils, zaļš; sarkans, zils, zaļš; un tā tālāk, lai nodrošinātu augstas izšķirtspējas krāsu attēlu izveidi. Faktiski Dauninga jau ir sākusi novērtēt jaunus displeja materiālus un ir sākusi darbu pie sava nākamā projekta (kuram viņa saka, ka ir saņēmusi riska kapitāla finansējumu): displeja izveide, izmantojot 6 collu stikla kubu.

paslēpties