طور العلماء شاشة ثلاثية الأبعاد رفيعة للغاية ذات زاوية عرض واسعة وصور واضحة وعمق معبر. يتغلب المنتج الجديد على الصعوبات المعتادة للأنظمة التي لا تحتوي على نظارات ثلاثية الأبعاد ويعد بتحقيق اختراق في إنشاء أنظمة تفاعلية مفصلة في مجالات الرعاية الصحية والتعليم والترفيه.

وأوضح قائد فريق البحث شو ليو من جامعة تشجيانغ: “تبلغ سماكة الشاشة الجديدة 28 ملم فقط، وهي أرق بكثير من أنظمة الإضاءة الخلفية الاتجاهية التقليدية، والتي تتجاوز عادة 500 ملم. ويمثل هذا الحجم المدمج، إلى جانب زيادة كبيرة في الدقة، خطوة مهمة نحو التطبيق العملي لهذه التكنولوجيا في الأجهزة الحقيقية”.

وتم نشر نتائج اختبار النموذج الأولي مقاس 32 بوصة في المجلة بصريوهي مثيرة للإعجاب: زاوية المشاهدة أكثر من 120 درجة، وحجم الصورة 720 × 400 × 1000 ملم.

وقال زينماو وو من جامعة تشجيانغ، المؤلف المشارك في الدراسة: “تحافظ شاشتنا ثلاثية الأبعاد على وضوح الصورة عبر عمق المشهد بالكامل، مما يساعد المستخدم على إدراك الحجم والعلاقات المكانية بدقة أكبر. وهذا، على سبيل المثال، يمكن أن يساعد الأطباء على التمييز بسهولة بين الهياكل التشريحية المعقدة مثل الأورام أو الكسور في الوقت الحقيقي”.

كيف يعمل الـ 3D بدون نظارات

تقوم تقنية عرض مجال الضوء ثلاثي الأبعاد بإنشاء صور باستخدام الإضاءة الاتجاهية للتحكم بدقة في أشعة الضوء. يتيح هذا التصميم لكل عين رؤية صورة مختلفة قليلاً، مما يخلق إحساسًا طبيعيًا بالعمق دون الحاجة إلى ارتداء نظارات خاصة. تعتمد جودة التأثير ثلاثي الأبعاد على دقة تكوين وحدات البكسل – وحدات البكسل ثلاثية الأبعاد التي تشكل الصورة – بالإضافة إلى عددها وحجمها: كلما كانت وحدات البكسل أصغر وأكثر دقة، كان عمق المشهد أكثر تفصيلاً وواقعية.

قال Xinzhu Sun من جامعة بكين للبريد والاتصالات، وهو مساهم رئيسي في العمل: “في شاشات مجال الضوء التي تستخدم شبكات الحيود أو مصفوفات العدسات الأسطوانية، يكون حجم فوكسل محدودًا بشكل أساسي بواسطة زاوية تشتت الإضاءة الخلفية. ويحقق نظامنا دقة أعلى بكثير في توليد فوكسل مقارنة بشاشات الإضاءة الخلفية ثلاثية الأبعاد الحالية، مما يحقق تصغيرًا أفضل للفكسل وزيادة كبيرة في الدقة”.

الابتكار الرئيسي للعرض هو البصريات الحرة، عناصر بصرية متقدمة تستخدم أسطحًا حرة الشكل للتحكم بدقة في الضوء. وقد وفر ذلك مرونة التصميم اللازمة لإنشاء نظام رفيع للغاية وكبير المساحة. تجمع كل قناة مكونة للضوء في الشاشة بين مصباح LED وفتحة عدسة وعدسة ذات شكل حر. قام المطورون بترتيب هذه القنوات في مصفوفة واحدة كبيرة المساحة. بالإضافة إلى ذلك، تستخدم الشاشة وحدة مكونة من طبقتين من المنشورات المثلثة الدقيقة، مما يحسن بشكل كبير تجانس الإضاءة مع الحفاظ على الخصائص الاتجاهية للضوء.

مزايا واضحة على شاشات العرض التقليدية

تم تقييم أداء النموذج الأولي باستخدام عدسة ذات تركيز ثابت مقاس 50 مم مع فتحة f/2.8، وهو إعداد يُستخدم غالبًا لمحاكاة إدراك العين البشرية للعمق والحدة. وأظهرت الشاشة صورة لرائد فضاء في الفضاء الخارجي. وظهر ثلاثي الأبعاد على عمق متواصل يصل إلى متر واحد وبزاوية رؤية تزيد عن 120 درجة.

تمت مقارنة المنتج الجديد أيضًا مع نظائره، وتبين أن وحدات البكسل الخاصة به كانت أصغر بست مرات، وكانت كفاءة التصور (أساسًا، كفاءة تحويل صورة ثنائية الأبعاد إلى صورة ثلاثية الأبعاد) أعلى مرتين من حيث الحجم.

ويعمل الباحثون حاليًا على تقليل سمك ووزن الجهاز بشكل أكبر مع زيادة كفاءته البصرية. لتسويق التطوير تجاريًا، لن يضر تقليل وحدات الفوكسيل بشكل أكبر، وزيادة كثافتها وتحسين شكلها.