Papildomas ekrano technologijos aspektas

Nors matome 3D, dauguma nuotraukų egzistuoja tik 2D. Net sumanūs bandymai sukurti įtikinamus trimačius objektų vaizdus – Viktorijos laikų stereoskopai, žalios ir raudonos spalvos akiniai šeštojo dešimtmečio B filmams, net sudėtingi holografiniai vaizdai – visa tai įtempta, sukuriant trijų dimensijų iliuziją dvimatėje erdvėje. paviršius.

Dabar Elizabeth Downing, buvusi Stanfordo universiteto inžinerijos absolventė, tapusi verslininke, ėmėsi visiškai kitokio požiūrio, kurdama tikrą 3D ekraną. Nors ir mažas ir elementarus, jos principo įrodymas – cukraus kubo dydžio specialaus stiklo luitas – gali atgyti šokančiomis spalvomis, kurios išryškina aukštį, plotį ir, svarbiausia, gylį.

Ši istorija buvo mūsų 1997 m. gegužės mėnesio numerio dalis

• Žr. likusią numerio dalį
• Prenumeruoti

Naujoji technologija nesukuria vaizdo, kuris atrodo trimatis, pasak Downingo, iš tikrųjų sukuriamas vaizdas, nupieštas trimis matmenimis. Dėl to jis nustato nedaug apribojimų žiūrėjimo kampui arba žmonių, galinčių vienu metu stebėti vaizdus, ​​skaičiui. Be to, vaizdai yra spinduliuojantys – jie švyti, o ne atspindi, todėl žiūrovai gali lengvai juos matyti įprastoje kambario šviesoje be specialių akinių ar galvos apdangalų.

Atrodo, kad dėl unikalių ekrano savybių jis gali būti naudojamas, pavyzdžiui, medicininėse diagnostikos ir vaizdo sistemose, arkadiniuose žaidimuose, kompiuterinio projektavimo įrankiuose ir oro eismo valdymo monitoriuose. Ekranas taip pat gali būti naudojamas kaip mokslinė vizualizavimo priemonė, skirta analizuoti oro sąlygas, oro srautus aplink orlaivį ir kitus sudėtingus daugiamačius duomenų rinkinius.

Patentuotas įrenginys, kurį dabar parduoda naujoji Downing kompanija, 3D Technology Laboratories of Mountain View, Kalifornija, naudoja porą infraraudonųjų spindulių lazerių, kad selektyviai sužadintų fluorescencines metalo daleles, pakibusias skaidraus stiklo kube, kurio šonas yra 1,5 centimetro. Kai šie specialūs retųjų žemių metalų priedai (taip pat vadinami priemaišomis) įmaišomi į išlydytą stiklą gamybos metu, jie tolygiai pasiskirsto po stiklą kaip šokolado drožlės sausainyje, sako Downingas. Kai dėmė sukietėjusio stiklo viduje apšviečiama nematoma infraraudonųjų spindulių šviesa, mažytės priemaišos ryškiai šviečia.

Galimybė vizualizuoti realiojo laiko tūrinius duomenis tikromis trimačiomis formomis buvo Šventasis Gralis, skirtas ekrano kūrimo pastangoms dešimtmečius. Ir nors 3D objektų vaizdavimo fluorescenciniame stikle koncepcija atsirado bent jau septintojo dešimtmečio viduryje, tik aštuntojo dešimtmečio pradžioje Battelle Laboratories Kolumbe, Ohajo valstijoje, tyrėjams pavyko sukurti du silpnus šviesos taškelius erbio kristalo viduje. legiruotas kalcio fluoridas, naudojant didelio intensyvumo šviesą iš ksenoninių lempų, panašią į tą, kurią sukuria halogeniniai šaltiniai. Bet tai buvo tiek, kiek jie pasiekė.

Supratęs, kad nuo to laiko atsirado nebrangių, bet galingų lazerių ir naujų optinių medžiagų, Downingas, dirbantis lazerinės įrangos inžinieriumi FMC Corp. technologijų centre Santa Klaroje, Kalifornijoje, manė, kad laikas sukurti šią technologiją jau dabar. ranka. 1988 m. atvykusi į Stenfordą tęsti magistrantūros studijas, ji tęsė 3D ekranų tyrimus kartu su universiteto elektrotechnikos profesoriumi Lambertusu Hesselinku, gavusi 350 000 USD JAV karinio jūrų laivyno stipendiją ir papildomą paramą iš Gynybos pažangių tyrimų projektų agentūros. sąvoka.

Jos sukurtas ekrano prototipas pagrįstas principu, vadinamu konversija aukštyn. Tam tikri retųjų žemių elementai demonstruoja šį reiškinį, skleisdami matomą šviesą, kai juos greitai paeiliui trenkia du tam tikro bangos ilgio infraraudonųjų spindulių lazerio pluoštai. Nė vienas pluoštas neturi pakankamai energijos, kad savaime sukeltų fluorescenciją, aiškina Downingas, tačiau dėl abiejų šių dviejų energijos sudėjus jonas gali švytėti stikle.

Kai jonas, kuris paprastai išlieka žemiausiame energijos lygyje, sugeria energiją iš pirmojo lazerio, pereina į tarpinę sužadinimo fazę, kurioje išlieka trumpą laiką. Kai šioje fazėje esantį joną smogia antrasis lazerio spindulys, jis sugeria energiją esant antrajam bangos ilgiui, pereina į dar labiau sužadintą būseną ir, skildamas, išspinduliuoja didžiąją dalį energijos pertekliaus kaip vienas matomos šviesos fotonas. grįžti į pradinę būseną.

Kad prototipo ekranas galėtų gaminti spalvotus vaizdus, ​​Downing surinko nedidelį stiklo kubą iš trijų fluoro stiklo sluoksnių, sukurtų komerciniams šviesolaidiniams lazeriams ir optiniams stiprintuvams. Kiekviename sluoksnyje yra jonų, išskiriančių vieną iš trijų papildomų pirminių spalvų – praezodimiu legiruotas sluoksnis šviečia raudonai, kitas su erbiu švyti žaliai, o trečias su tuliumu švyti mėlynai.

Downing priskyrė adresus tiksliams kiekvieno stiklo sluoksnio taškams. Tada suprogramuodama porą lazerinių skaitytuvų, kuriuos ji pasiskolino iš optinių diskų grotuvų, ji sugebėjo nukreipti lazerio spindulius vertikaliai ir horizontaliai, taip pat atgal ir pirmyn per kubą. Tiksliai kontroliuodama, kur skaidriame stikle susikerta du nematomi lazerio spinduliai, ji sugebėjo įžiebti tam tikros spalvos fluorescencinį priedą – panašiai kaip elektronų spindulys apšviečia tam tikrus fosforus spalvotame televizoriaus ekrane, kad gautų norimą vaizdą.

Kiekvienas įjungtas šviesos taškas, vadinamas garsumo elementu arba vokseliu, yra tarsi Antrojo pasaulinio karo bombonešis, pagautas dviejų prožektorių spindulių sankirtoje. Tačiau vokseliai yra maži. Tiesą sakant, spinduliai, sufokusuoti iki 100 mikronų skersmens, sukuria maždaug 300 vokselių aplink vieno centimetro skersmens apskritimo perimetrą.

Pradinio Downing prototipo ekraną sudaro tik trys atskiri stiklo sluoksniai, suklijuoti optiškai suderinamais klijais, kad susidarytų kompozicinė struktūra. Tačiau išradėjas ketina sukurti didesnės apimties 3D spalvų sistemą, surinkdamas daug plonų legiruotų sluoksnių, išdėstytų kartojančia seka – raudona, mėlyna, žalia; raudona, mėlyna, žalia; ir taip toliau, kad būtų galima sukurti didelės raiškos spalvotus vaizdus. Tiesą sakant, Downing jau pradėjo vertinti naujas demonstravimo medžiagas ir pradėjo dirbti su kitu projektu (kuriam ji teigia gavusi rizikos kapitalo finansavimą): ekrano kūrimą naudojant 6 colių stiklinį kubą.

paslėpti