Американцы создают трехмерное телевидение

Исследователям Аризонского университета удалось создать дисплей, обновляющий трехмерные изображения раз в несколько минут. Это первый в мире обновляемый трехмерный дисплей с памятью.

До сих пор голографические технологии были практически неприменимы к движущимся изображениям. Новая разработка является прототипом голографического телевизора с тем отличием, что для последнего требуется требуется обновлять изображение десятки раз в секунду.

Пока модель устройства способна показывать лишь монохромные изображения и имеет размеры 4 на 4 дюйма (10,16x10,16 сантиметра). В настоящее время исследователи работают над использованием трех цветов и увеличением габаритов дисплея до более привычных для пользователей. По словам одного из авторов изобретения, голографические телевизоры будут плоскими устройствами, которые можно повесить на стену или вмонтировать в стол. Ожидается, что новая технология появится на рынке в течение 5-10 лет. Оппоненты утверждают, что даже десяти лет мало. Они указывают на то, что в Японии уже затратили огромные средства на схожие разработки, однако ожидают результатов лишь к 2020 году.

Напомним, что трехмерный дисплей - это средство отображения информации, позволяющее видеть трёхмерное изображение. Существует несколько разновидностей трёхмерных мониторов:

- Стереоскопические 3D-дисплеи формируют отдельные изображения для каждого глаза. Такой принцип используется в стереоскопах, известных ещё с начала XIX века.
- Автостереоскопические 3D-дисплеи воспроизводят трёхмерное изображение без каких-либо дополнительных аксессуаров для глаз или головы (таких как стереоочки или шлемы виртуальной реальности).
- Голографические 3D-дисплеи имитируют пространственное размещение световых волн в таком виде, как они располагались бы при отражении света от реального трёхмерного объекта.
- Объёмные дисплеи используют различные физические механизмы для показа светящихся точек в пределах некоторого объёма. Такие дисплеи вместо пикселов оперируют вокселами. Объёмные дисплеи строятся на разных принципах. Например, могут состоять из множества плоскостей, формирующих изображение, которые расположены одна над другой, или плоских панелей, создающих эффект объёмности за счёт своего вращения в пространстве.

Трёхмерный монитор - мечта любого дизайнера и инженера, когда своё творение можно рассматривать абсолютно реалистично, не прибегая к созданию материальной копии объекта. Выход на третье измерение раскрывает врачам новые горизонты видения, а пользователям ПК уже сегодня позволяет испробовать технологии завтрашнего дня. Разработкой 3D-дисплеев занимаются многие организации, находящиеся на разных стадиях работы - от экспериментальных показов в университетских отделах до коммерческих демонстраций. Это такие компании как, например, Philips, Holografika, Sharp и Stereoptics.

Когда в некоторой области пространства складываются несколько электромагнитных волн, частоты которых с очень высокой степенью точности совпадают, возникает стоячая электромагнитная волна. Когда записывают голограмму, в определённой области пространства складывают две волны: одна из них идёт непосредственно от источника (опорная волна), а другая отражается от объекта записи (объектная волна). В области стоячей электромагнитной волны размещают фотопластинку (или иной регистрирующий материал), в результате на этой пластинке возникает сложная картина полос потемнения, которые соответствуют распределению электромагнитной энергии (картине интерференции) в этой области пространства. Если теперь эту пластинку осветить волной, близкой к опорной, то она преобразует эту волну в волну, близкую к объектной. Таким образом, мы будем видеть (с той или иной степенью точности) такой же свет, какой отражался бы от объекта записи.

При записи голограммы крайне важно, чтобы длины (частоты) объектной и опорной волн с максимальной точностью совпадали друг с другом и не менялись в течение всего времени записи (иначе на пластинке не запишется чёткой картины интерференции). Этого можно добиться только при выполнении двух условий:

- обе волны изначально испущены одним источником
- этот источник испускает электромагнитное излучение с очень стабильной длиной волны (когерентное излучение)

Крайне удобным источником света, хорошо удовлетворяющим второму условию, является лазер. До изобретения лазеров голография практически не развивалась (вместо лазера использовали очень узкие линии в спектре испускания газоразрядных ламп, что очень затрудняет эксперимент). На сегодняшний день голография предъявляет одни из самых жестких требований к когерентности лазеров.

Чаще всего когерентность принято характеризовать длиной когерентности - той разности оптических путей двух волн, при которой контраст интерференционной картины уменьшается в два раза по сравнению с интерференционной картиной, которую дают волны, прошедшие от источника одинаковое расстояние. Для различных лазеров длина когерентности может составлять от долей миллиметра (мощные лазеры, предназначенные для сварки, резки и других применений, не требовательных к этому параметру) до десятков метров (специальные, так называемые одночастотные, лазеры для требовательных к когерентности применений).