Ny 3D-skærm tager øjetræthed ud af virtual reality

Der er stor spænding omkring virtual reality (VR) headsets, der viser en computersimuleret verden og augmented reality (AR) -briller, der overlejrer computergenererede elementer med den virkelige verden. Selvom AR- og VR -enheder begynder at komme på markedet, de forbliver for det meste en nyhed, fordi øjentræthed gør dem ubehagelige at bruge i længere perioder. En ny type 3D-skærm kunne løse dette mangeårige problem ved i høj grad at forbedre visningskomforten for disse bærbare enheder.

"Vi ønsker at udskifte aktuelt anvendte AR- og VR -optiske displaymoduler med vores 3D -display for at slippe af med problemer med øjentræthed, "sagde Liang Gao, fra University of Illinois i Urbana-Champaign. "Vores metode kan føre til en ny generation af 3D -skærme, der kan integreres i enhver type AR -briller eller VR -headset."

Gao og Wei Cui rapporterer deres nye optiske kortlægning 3D -display i The Optical Society (OSA) journal Optik bogstaver . Måler kun 1 x 2 tommer, det nye displaymodul øger visningskomforten ved at producere dybdepunkter, der opfattes på nogenlunde samme måde som vi ser dybde i den virkelige verden.

At overvinde træthed i øjnene

Dagens VR -headset og AR -briller præsenterer to 2D -billeder på en måde, der viser seerens hjerne til at kombinere billederne til indtryk af en 3D -scene. Denne type stereoskopisk skærm forårsager det, der er kendt som en konflikt mellem indkvartering og indkvartering, hvilket med tiden gør det sværere for seeren at smelte billederne sammen og forårsager ubehag og træthed i øjnene.

Det nye display viser egentlige 3D -billeder ved hjælp af en fremgangsmåde kaldet optisk kortlægning. Dette gøres ved at opdele et digitalt display i underpaneler, der hver skaber et 2D -billede. Underpanelbillederne forskydes til forskellige dybder, mens midten af ​​alle billederne er på linje med hinanden. Dette får det til at se ud som om hvert billede er i en anden dybde, når en bruger ser gennem okularet. Forskerne lavede også en algoritme, der blander billederne, så dybderne fremstår kontinuerlige, at skabe et samlet 3D -billede.

Nøglekomponenten for det nye system er en rumlig multiplexeringsenhed, der aksialt flytter underpanelbilleder til de udpegede dybder, mens sidepanelernes centre sideværts flyttes til visningsaksen. I den nuværende opsætning, den rumlige multiplexeringsenhed er lavet af rumlige lysmodulatorer, der ændrer lyset i henhold til en specifik algoritme udviklet af forskerne.

Selvom tilgangen ville fungere med enhver moderne displayteknologi, forskerne brugte en organisk lysemitterende diode (OLED'er), en af ​​de nyeste displayteknologier, der skal bruges på kommercielle fjernsyn og mobile enheder. Den ekstremt høje opløsning, der var tilgængelig fra OLED -skærmen, sikrede, at hvert underpanel indeholdt nok pixels til at skabe et klart billede.

"Folk har prøvet metoder, der ligner vores, til at skabe flere plandybder, men i stedet for at skabe flere dybdebilleder samtidigt, de ændrede billederne meget hurtigt, "sagde Gao." Dog, denne tilgang kommer med en afvejning i dynamisk område, eller kontrastniveau, fordi varigheden af ​​hvert billede er meget kort. "

Oprettelse af dybdepunkter

Forskerne testede enheden ved at bruge den til at vise en kompleks scene af parkerede biler og placere et kamera foran okularet for at registrere, hvad det menneskelige øje ville se. De viste, at kameraet kunne fokusere på biler, der optrådte langt væk, mens forgrunden forblev ude af fokus. Tilsvarende kameraet kunne fokuseres på de tættere biler, mens baggrunden virkede sløret. Denne test bekræftede, at det nye display frembringer fokuspunkter, der skaber dybdeopfattelse meget som den måde, mennesker opfatter dybde i en scene. Denne demonstration blev udført i sort og hvid, men forskerne siger, at teknikken også kan bruges til at producere farvebilleder, dog med en reduceret lateral opløsning.

Forskerne arbejder nu på at reducere systemets størrelse yderligere, vægt og strømforbrug. "I fremtiden, vi ønsker at erstatte de rumlige lysmodulatorer med en anden optisk komponent, f.eks. et volumenholografi -gitter, "sagde Gao." Udover at være mindre, disse gitre bruger ikke aktivt strøm, hvilket ville gøre vores enhed endnu mere kompakt og øge dens egnethed til VR -headset eller AR -briller. "

Selvom forskerne i øjeblikket ikke har nogen kommercielle partnere, de er i diskussioner med virksomheder for at se, om det nye display kan integreres i fremtidige AR- og VR -produkter.