Стеклянный голографический экран SAX3D. Голографические дисплеи — ближайшее или далекое будущее Мобильная голографическая панель

Плазменные панели и LCD-экраны давно никого не удивляют, заняв свое место в повседневной жизни. Привычной стала и появившаяся в последние годы технология создания стереоскопического изображения с использованием 3D-очков, занявшая свою нишу и активно развивающаяся. Большинство экспертов придерживаются мнения, что дальнейшим этапом развития дисплейных технологий станет появление голографического проекционного экрана, что вполне логично, поскольку современное 3D-телевидение является промежуточным этапом на пути формирования объемного изображения, поскольку трехмерное изображение на таких экранах видно только при определенном положении головы. Голографические дисплеи можно рассматривать как следующую ступень развития 3D-технологий.

Принцип 3D-технологий

В современных кинотеатрах и TV используется 3D-технология, основывающаяся на обмане человеческого зрения посредством представления глазам незначительно отличающихся друг от друга картинок, что в итоге и создает трехмерный эффект. Оптический фокус широко применяется в 3D-технике: к примеру, иллюзия глубины и объема изображения создается при помощи поляризационных очков, которые фильтруют часть изображения для левого и правого глаза.

Недостаток технологии 3D

Минусом данной технологии является то, что объемное изображение видно только под определенным углом. Несмотря на то что в продаже имеются домашние телевизоры с эффектом 3D и без очков, смотреть их зритель может, только если будет находиться точно напротив дисплея. Объемное изображение начинает пропадать при небольшом смещении вправо или влево относительно центра экрана, что является основным недостатком всех 3D-дисплеев. Решить данную проблему должны в ближайшем будущем голографические экраны.

Псевдоголографические дисплеи

На сегодняшний день большой популярностью пользуются псевдоголографические экраны, созданные на базе полупрозрачной сетки или пленки. Панели крепятся к потолку или торговой витрине. При грамотном освещении панели незаметны для человека, и если на них проецируется изображение, то создается впечатление голограммы, сквозь которую зритель может смотреть. В сравнении с жидкокристаллическими экранами и плазмой псевдоголографические экраны обладают рядом преимуществ: ярким изображением, оригинальностью, возможностью установки в любом помещении.

Проектор, который проецирует изображение, может быть скрыт от зрителя. Преимуществами подобного оборудования являются широкие углы обзора, высокая контрастность изображения и возможность создавать голографические экраны определенного размера и формы. Дисплеи на полупрозрачной пленке используются для придания необычного эффекта и шарма помещению, оформления телевизионных студий и торговых пространств. Прозрачные панели выпускаются многими компаниями и используются в рекламных и маркетинговых целях.

Экраны Sax3D

Одними из самых популярных считаются голографические экраны Sax3D от немецкой компании, созданные с использованием технологии избирательного преломления света, благодаря чему система игнорирует любой свет в помещении за исключением луча проектора. Сам дисплей выполнен из прочного прозрачного стекла, поверх которого наносится тонкая пленка, превращающая экран в голограмму и отображающая проецируемое проектором контрастное изображение. Подобный голографический экран позволяет просматривать как цифровые снимки, так и видеоролики. По аналогичному принципу работают дисплеи Transscreen, созданные из полиэфирной пленки со специальными слоями, задерживающими идущий со стороны проектора свет.

Голографические телевизоры

Обывателей в большей степени интересуют не специализированные экраны, а решения, которые могут быть использованы в планшетных компьютерах, телевизорах и смартфонах с голографическим экраном. Стоит отметить, что в данной области за последние годы появилось большое количество оригинальных решений, несмотря на то что основная часть из них работает на усовершенствованном эффекте 3D.

Компания InnoVision на выставке CES 2011 представила публике прототип телевизора с голографическим экраном под названием HoloAd Diamond. При создании TV используется призма, преломляющая идущий от нескольких проекторов свет и создающая полноценную голограмму, которую зритель может рассматривать под разными углами. Посетители выставки и журналисты во время демонстрации смогли убедиться в том, что подобная голограмма значительно превосходит изображения, создаваемые классическими 3D-устройствами, по насыщенности и глубине цветов.

Телевизор HoloAd может воспроизводить изображения, фотографии и видеоролики в формате FLV в виде голограммы. На выставке компания представила две модели TV, основанные на аналогичном принципе: разрешение первой составляет 1280х1024 точки, вес - 95 килограмм, разрешение второй - 640х480 точек. Несмотря на то что телевизоры довольно габаритные, пользоваться ими удобно и комфортно.

Разработка технологии

Специалисты лаборатории HP, расположенной в Пало-Альто, предприняли попытки устранить извечную проблему экранов с 3D-эффектом. Для воспроизведения объемного изображения, видимого с любой точки обзора, исследователями было предложено показывать изображение с разных сторон, посылая для каждого глаза зрителя отдельную картинку. Подобная технология подразумевает использование системы с лазерными установками и вращающимися зеркалами, однако калифорнийские ученые прибегли к комплектующим обычной жидкокристаллической панели, нанеся на внутреннюю поверхность стекла экрана большое количество канавок круглой формы. В результате это позволило преломить свет таким образом, чтобы создать перед зрителем трехмерную голограмму. Экран, созданный специалистами HP, демонстрирует зрителям статическое трехмерное изображение, проецируемое с двухсот точек, а динамичную картинку - с шестидесяти четырех.

Телефон с голографическим экраном

Сравнительно недавно наконец-то состоялось ожидаемое многими событие - был официально представлен смартфон с голографическим дисплеем. Используемая в телефоне Red Hydrogen One технология отображения отличается дороговизной, однако в ближайшем будущем будет использоваться на многих мобильных устройствах.

Компания Red в основном специализируется на производстве профессиональных цифровых кинокамер, однако теперь она обратила внимание на новую отрасль, разработав и представив смартфон с голографическим экраном Red Hydrogen One.

Дисплей телефона

Специалисты компании Red заявили, что экран, установленный на смартфон, представляет собой водородный голографический дисплей, позволяющий мгновенно переключаться между 2D-контентом, 3D-контентом и голографическим содержимым приложения Red Hydrogen 4-View. Несмотря на то что точных сведений о принципе данной технологии так и не было опубликовано, смартфон позволяет просматривать все голограммы без использования специальных очков или дополнительных аксессуаров.

Демонстрация смартфона Red с голографическим экраном прошла в июне 2017 года, однако никаких подробностей производителем до сих пор не было разглашено. Впрочем, есть несколько счастливчиков-блогеров, которым удалось подержать в руках два прототипа смартфона: один - нефункциональный макет, демонстрирующий отделку и внешний вид телефона, второй - рабочий аппарат, который компания все еще держит в секрете.

Революция – вот главное слово электронной промышленности. Ожидание революции от каждого нового изобретения, новой технологии или новой выпущенной модели настолько нормально для этого рынка, что весь прогресс тут воспринимается серией скачков в неведомое. И в самом деле: электроника во все времена развивалась очень динамично; динамично, как ни одна из областей техники. Однако если посмотреть на линию её прогресса более непредвзято, то выяснится, что звание революционных изменений имеют носить право не так уж и много событий.

Дисплеи будущего 2: обзор лучших голографических и гибких экранов

Если взять для конкретного примера тему нашего материала – дисплеи – то на звание революционных по-настоящему претендуют лишь появление цветного изображения вместо монохромного и переход от электронно-лучевых трубок к матрицам из жидкокристаллических элементов. Все остальное, как то: рост разрешения, улучшение цветопередачи, снижение габаритов дисплея при росте его площади – это просто важные вехи.

При современных темпах прогресса, до создания eye-Phone осталось много меньше тысячи лет.

Что же сегодня можно считать наиболее перспективным с точки зрения кардинальных перемен? На наш взгляд, прорывов можно ждать от трех экспериментальных направлений: это стереоскопические дисплеи, дисплеи на гибких матрицах и полупрозрачные дисплеи. О каждой из групп этих разработок мы вам и расскажем…

Самое объёмное 3D

Самый очевидный на сегодня путь в очередную техническую революцию для дисплеев – это стереоскопия, получившая маркетинговое название «3D». Некоторое время назад на рынке активно продвигалась технология создания стереоскопического изображения, основанная на поляризации света. Мы многократно писали о телевизорах и мониторах, оснащённых ею, подробно рассказывая о фундаменте этой технологии в виде бинокулярного зрения человека, об устройстве затворных очков, строении экрана и алгоритмах формирования 3D.

В настоящее время «поляризационная» стереоскопия заняла на рынке свою нишу, объёмы которой, а также общее влияние технологии на дальнейшее развитие производство дисплеев не позволяют нам говорить о революционном сломе.

Так сейчас выглядит коммерческое массовое стереовидение

Более перспективно выглядят сегодня технологии безочкового создания стереоскопического изображения. Их кратко можно разделить на те, которые используют расположенные на экране дисплея преломляющие микролинзы, и на те, которые используют систему слежения за положением зрителя с помощью регистрирующих сенсоров (видеокамер). Их большая техническая сложность и определённая степень экспериментальности на сегодняшний момент не позволяют нам строить долговременные прогнозы относительно их судьбы. Однако попробуем и тут усомниться в их истинной революционности, способной изменить конструкцию дисплеев будущего до неузнаваемости.

Дело в том, что и очковые и безочковые технологии стереовидения предполагают создание иллюзии объёма на плоском экране. Мы же предполагаем, что сделать 3D-революцию среди дисплеев сможет модель, так или иначе демонстрирующая истинное трёхмерное изображение. Технологии, способные решить вопрос стереоизображения таким образом есть уже сейчас. Наиболее перспективные из них – голографические и объёмные дисплеи.

Главная помеха развитию

Начнём обзор с того лучшего, что уже есть на рынке. По нашему мнению, это – дисплеи марки HoloVisio производимые венгерской компанией Holografika. Компания с 1996 года занимается изучением и развитием технологий трёхмерного изображения. В 2008 году появились первые дисплеи HoloVisio. В данный момент первые дисплеи HoloVisio уже сняты с производства, а их место заняли модели второго и третьего поколения. Суть технологии Holografika в проецировании картинки двумя десятками узконаправленных проекторов, благодаря чему изображение раскладывается в пространстве дисплея как бы вглубь. Столь сложный способ визуализации дорого обходится в прямом и переносном смысле: на 72-дюймовом экране, фронтальная плоскость которого имеет разрешение 1280 на 768 пикселей фактически имеется 73 миллиона воксельных элемента. Стоимость же самого дисплея достигает 500 тысяч долларов. Говорить о немедленном массовом применении этого чуда в домохозяйствах Европы и Америка, конечно, не приходится.

Однако не только цена, но сложность самой конструкции останавливает массовое внедрение дисплеев, подобных HoloVisio. Эта сложность имеет существенное побочное свойство в виде сложности программного обеспечения в частности и воспроизводства голографического контента вообще. Именно поэтому учёные продолжают искать более простые, более дешёвые и более разумно устроенные способы воссоздания объёмного изображения.

Презентация компании Holografika

Объединение из трёх групп японских учёных и инженеров уже семь лет работает над созданием лазерного проекционного оборудования для создания объёмных изображений. Мы говорим о технологии Aerial 3D, созданной компанией Burton Inc, японским Национальным Институтом производства, науки и технологии (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology) и университетом Кейо (Keio University). Практическая демонстрация проектора Aerial 3D состоялась в ноябре 2011 года в рамках выставки CES 2011. Японские разработчики отказались от традиционного плоского экрана, рисуя объекты прямо в трёхмерной среде обычного пространства с помощью лазерных лучей.

Японский вариант голографического безэкранного дисплея

Технология Aerial 3D использует эффект возбуждения атомов кислорода и азота фокусированными лазерными лучами. В данный момент установка способна проецировать объекты, состоящие из 50000 элементов (точек) с частотой 10-15 «кадров» в секунду. В будущем разработчики планируют довести скорость до 20-25 «кадров» в секунду и перевести изображение из монохромного (зелёного) режима в цветной.

Интерактивный голографический комплекс из Южной Калифорнии

Над технологией, предлагающей похожего качества картинку, работает и лаборатория ICT Graphics Lab при Южнокалифорнийском университете. Ещё в 2009 году её сотрудники представили интерактивный панорамный (изображение можно рассматривать с любой точки окружности) световой дисплей (Interactive 360º Light Field Display). Дисплей основан на технологии проецирования изображения на вращающееся анизотропное зеркало.

Эксперименты Microsoft

Из наиболее свежих проектов голографических дисплеев нужно вспомнить и разработку Microsoft Research Cambridge с названием Verneer. Vermeer – это комплекс из голографического безэкранного дисплея и видеокамеры, придающей системе сенсорные функции. Дисплей использует технологию проекции между двух параболических зеркал (мираскоп). Лазерный луч рисует изображение с частотой 2880 раз в секунду, последовательно проходя по 192 точкам. В результате зритель видит картинку, обновляемую 15 раз в секунду, висящую в пространстве и полностью доступную для контакта. Как раз контакт с иллюзорным голографическим изображением и прорабатывает видеокамера – являющаяся аналогом хорошо известного жестового манипулятора Microsoft Kinect.

Гибкий вариант

Мысль о возможности создания гибких дисплеев – первая, строго не относящаяся к вопросом приспособления виртуального пространства экрана к физиологии зрения человека. Проще говоря, пользователю не важно – видит он изображение на гибком или на негнущемся дисплее.

Но гибкость дисплеев – вещь вполне революционная с точки зрения удобства использования устройств и их компактности, поскольку наделяет экран свойствами, присущими давно знакомому человечеству материалу. Бумаге.

Бумажный лист легко складывается в несколько раз, скручивается в трубку, обладает устойчивостью к падению. Именно этими свойствами стараются наделить разработчики свои гибкие дисплеи – или шире – гибкие компьютеры. Стоит отметить, что конкуренцию гибким дисплеям в какой-то мере составляют встраиваемые в электронные устройства пико-проекторы. Проецируемое ими изображение уже обладает достаточной яркостью и разрешением, а также наделено функциями сенсорного дисплея.

В настоящее время практически все крупные производители электроники включились в технологическую гонку по созданию гибких дисплеев. Среди имён авангарда тут можно назвать Samsung, LG, Hewlett-Packard…

Гибкая "ткань" для пошива дисплеев производства HP

Последняя может похвастаться созданием пластикового материала для производства дисплеев, толщиной всего 100 микрометров. Дисплеи из этого материала отличаются минимальным потреблением энергии и хорошо совместимы с технологиями миниатюризации оперативной памяти и накопителей. Hewlett-Packard надеется наладить выпуск гибких компьютеров уже в 2014 году.

Дисплей LG: тонкий и вполне гибкий

В свою очередь, компания LG в марте 2012 года представила готовый к производству образец гибкого дисплея. Показанное устройство имеет диагональ 6 дюймов и разрешение 1024 на 768 точек. Максимальный угол сгибания может достигать 40 градусов. Дисплей весит 14 грамм, имеет толщину 0,7 миллиметра и без последствий выдерживает падение с высоты 1,5 метра. Поступление дисплея на рынок LG планирует на середину 2012 года.

Скриншоты c изображением дисплея Sony, показанные на дисплее ноутбука Sony

Рассуждая на тему размеров гибких дисплеев, можно вспомнить недавний анонс компании Sony 9,9- дюймового гибкого дисплея на основе матрицы OLED. Толщина дисплея равна 110 микрометрам, а разрешение – 960 на 540 точек (плотность элементов 111 PPI). Дисплей был представлен на бостонской Display’s Display Week 2012 в виде… серии скриншотов на ноутбуке.

Nanolumens не экономит на размере

Гораздо более реальна продукция компании Nanolumens. Компания производит гибкие дисплеи для дома, офиса и внешнего пространства (презентационные) с 2010 года под марками NanoFlex и NanoWrap. Дисплеи не отличаются особой тонкостью (толщина матричной подложки может достигать 4 сантиметров, но, как утверждают производители, они практически не накладывают ограничений на площадь и диагональ экрана. В доказательство своих слов ими уже был продемонстрирован презентационный гибкий дисплей площадью в 5 квадратных метров.

Samsung не спешит показать все козыри в этой игре

Наконец, компания Samsung неоднократно заявляла, что ведёт активную разработку гибких сенсорных дисплеев на матрицах OCTA (On Cell TSP AMOLED). В этих дисплеях компания видит потенциал значительного снижения энергопотребления экрана будущих смартфонов и планшетов, а также возможность снижения толщины их корпуса не менее, чем на 35 процентов. К сожалению, в производство модели с гибким дисплеем Samsung собирается пустить не ранее 2013 года.

Перспективы прозрачны

Сами по себе прозрачные дисплеи – факт технически состоявшийся. Производить их достаточно легко. Правда, среди сфер использования в основном вспоминается дизайн: живыми примерами могут служить имиджевый смартфон Sony Ericsson Xperia Pureness или более свежий и бюджетный Explay Crystal.

Прозрачный дисплей в бюджетном исполнении

Однако прозрачность дисплея может использоваться много шире. И наиболее интересное применение тут – это создание устройств, совмещающих информацию на дисплее с видимым человеком участком пространства. В данный момент такого рода устройства с прозрачными дисплеями активно разрабатываются многими компаниями, подразделяясь на три основных типа: системы-экраны, системы-очки и системы-контактные линзы.

Samsung именно так видит планшеты будущего

В данный момент в открытую о разработке систем-экранов говорят компании Samsung и Microsoft. Первая видит итогом создание мобильного компьютера, представляющего собой гибкий прозрачный экран, способный заменять как традиционный планшет, так и расширять функции доступа к данным информационной сети на реальную жизнь.

В какой Windows мы увидим это?

Что касается компании Microsoft, то её подразделение Microsoft Applied Sciences работает над созданием интерфейса для прозрачного экрана, благодаря которому человек вручную сможет манипулировать виртуальными сущностями операционной системы и запущенных в ней программ.

Project Glass

Наиболее известный проект прозрачных экранов, выполненных в виде очков виртуальной реальности – это, конечно, Project Glass, разрабатываемый компанией Google. В конце июня 2012 года Google в рамках выставки Google I/O провела большую презентацию текущего состояния проекта. В её ходе было рассказано функциях устройства (звонки, видеосъёмка от первого лица, работа с интернет-службами), были упомянуты кое-какие технические характеристики и описаны особенности дизайна (масса, наличие нескольких цветовых версий, наличие версий с затемнёнными стёклами и стёклами с диоптриями).

Canon объединяет людей и реальности

Однако можно упомянуть и новую экспериментальную разработку компании Canon - Mixed Reality. Пока система находится в статусе раннего прототипа и поэтому выглядит не слишком презентабельно. Она состоит из надеваемых на голову очков виртуальной реальности и специальных щупов-манипуляторов. С помощью них программная оболочка может накладывать виртуальные образы на объекты реальной окружающей среды, позволяя манипулировать ими как одному человеку, так и в составе команды.

Один пиксель - ещё не революция?

Наконец, наиболее интересная и по-настоящему революционная тема дисплеев-линз и компьютеров линз только набирает ход. Ею вплотную с 2009 года занимаются исследователи из финского университета Аалто и американского Университета штата Вашингтон. В настоящее время проект находится на стадии появления первого прототипа, представляющего собой контактную линзу с антенной для беспроводной подачи энергии и CMOS-схемой, обслуживающей один пиксель в центре линзы.

Принцип 3D-технологий

Недостаток технологии 3D

Псевдоголографические дисплеи

На сегодняшний день большой популярностью пользуются псевдоголографические экраны, созданные на базе полупрозрачной сетки или пленки. Панели крепятся к потолку или торговой витрине. При грамотном освещении панели незаметны для человека, и если на них проецируется изображение, то создается впечатление голограммы, сквозь которую зритель может смотреть. В сравнении с и плазмой псевдоголографические экраны обладают рядом преимуществ: ярким изображением, оригинальностью, возможностью установки в любом помещении.

Экраны Sax3D

Голографические телевизоры

Разработка технологии

Телефон с голографическим экраном

Дисплей телефона

Первая голограмма была получена венгерским физиком Денешом Габором в 1947 году в ходе экспериментов по повышению разрешающей способности электронных микроскопов. Он придумал само слово «голограмма», желая подчеркнуть полную запись оптических свойств объекта. Денеш немного опередил свое время: его голограммы отличались низким качеством из-за использования газоразрядных ламп. После изобретения в 1960 году рубиново-красного и гелий-неонового лазеров голография начала активно развиваться. В 1968 году советский учёный Юрий Николаевич Денисюк разработал схему записи голограмм на прозрачных фотопластинках и получил высококачественные голограммы. А 11 годами позже Ллойд Кросс создал мультиплексную голограмму, состоящую из нескольких десятков ракурсов, каждый из которых можно увидеть только под одним углом. Как же работает современный голографический дисплей — об этом в сегодняшнем выпуске!

Основным фотоматериалом для записи голограмм являются специальные фотопластинки на основе традиционного бромида серебра, позволяющие достичь разрешающей способности более 5000 линий на миллиметр. Также применяются фотопластинки на основе бихромированной желатины, обладающие большей разрешающей способностью. При их использовании до 90% падающего света преобразуется в изображение, что позволяет записывать очень яркие голограммы. Активно разрабатываются и среды на основе голографических фотополимерных материалов. Эту многокомпонентную смесь органических веществ наносят в виде тонкой плёнки на стеклянную или плёночную подложку.

Что касается голографических дисплеев, то существует несколько перспективных разработок, заслуживающих внимания. Компания RED Digital Cinema ведет работу над голографическим дисплеем, который представляет собой жидкокристаллическую панель со специальной светопроводящей пластиной, расположенной под ней. Она использует дифракцию для проецирования разных изображений под разными углами обзора, что приводит к иллюзии «трехмерного изображения». Смартфон Hydrogen с голографическим дисплеем должен выйти в свет в первой половине 2018 года.

Уже существуют на рынке дисплеи марки HoloVisio от венгерской компании Holografika. Суть их технологии заключается в проецировании картинки двумя десятками узконаправленных проекторов, благодаря чему изображение раскладывается в пространстве вглубь дисплея. Сложность этой технологии сказывается на цене: стоимость 72-дюймового экрана с разрешением 1280 на 768 пикселей составляет порядка 500 тысяч долларов.

А объединение японских учёных уже долгое время работает над созданием лазерной проекционной технологии Aerial 3D. Они отказались от традиционного плоского экрана, рисуя объекты в трёхмерном пространстве с помощью лазерных лучей. Aerial 3D использует эффект возбуждения атомов кислорода и азота фокусированными лазерными лучами. В данный момент система способна проецировать объекты, состоящие из 50 000 точек с частотой до 15 кадров в секунду.

Заслуживает внимания и разработка под названием Vermeer, представляющая собой голографический безэкранный дисплей и видеокамеру, придающую системе сенсорные функции. Дисплей использует технологию проекции между двух параболических зеркал. Лазерный луч рисует изображение с частотой 2880 раз в секунду, последовательно проходя по 192 точкам. В результате зритель видит в пространстве картинку, обновляемую 15 раз в секунду и доступную для контакта.

Вполне возможно, что уже в недалеком будущем голографические экраны станут более доступными и получат массовое применение.