新型3D顯示技術(shù)實(shí)現(xiàn)沉浸式人機(jī)交互

中國(guó)教育報(bào)-中國(guó)教育新聞網(wǎng)訊（記者 方夢(mèng)宇）記者近日從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校莊濤濤教授課題組和俞書(shū)宏院士研究團(tuán)隊(duì)基于設(shè)計(jì)的高性能圓偏振發(fā)光器件，構(gòu)筑了新型電控3D顯示面板，并在信息交互領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)功能應(yīng)用。近日，相關(guān)成果發(fā)表于《科學(xué)·進(jìn)展》，并選為當(dāng)期封面。

具有空間成像功能的自適應(yīng)顯示，在科學(xué)研究、遠(yuǎn)程醫(yī)療、救援和空間探索等領(lǐng)域都是不可或缺的，促進(jìn)了非傳統(tǒng)形式要求的擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展。然而，目前的手性光源在通電顯示過(guò)程中難以獲得足夠的電致發(fā)光不對(duì)稱性。如何通過(guò)低成本、簡(jiǎn)單工藝實(shí)現(xiàn)具有高感知體驗(yàn)的3D顯示系統(tǒng)，并進(jìn)一步打造獨(dú)特的深度信息交互核心技術(shù)，是當(dāng)前迫在眉睫的任務(wù)。

圓偏振光相較于非偏振光，可顯著提升信息密度與交互維度?；趫A偏振光的3D顯示技術(shù)，可大幅減少視覺(jué)疲勞并達(dá)到更大觀察范圍內(nèi)的高質(zhì)量立體成像。相較于使用物理光學(xué)方法產(chǎn)生圓偏振光，具有圓偏振發(fā)光特性的手性發(fā)光材料在可加工性和器件集成方面展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。目前，基于圓偏振發(fā)光的靜態(tài)3D成像技術(shù)已取得進(jìn)展，但如何通過(guò)數(shù)字信號(hào)輸入對(duì)發(fā)光單元進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)控，即基于圓偏振發(fā)光的電控3D顯示，仍難以實(shí)現(xiàn)。

此次工作中，研究人員通過(guò)開(kāi)發(fā)的自定位合成技術(shù)并結(jié)合微電子打印，實(shí)現(xiàn)圓偏振發(fā)光微器件的集成化制備，構(gòu)筑了一系列不同尺寸的3D顯示面板。在交流電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下，其最大發(fā)光不對(duì)稱因子可達(dá)1.0。研究人員進(jìn)一步基于雙目視差原理，搭建深度信息檢測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了深度信息的重構(gòu)與可視化。

在被困人員救援場(chǎng)景應(yīng)用模擬中，基于3D顯示器提供的深度信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器手臂的遠(yuǎn)程操縱，成功營(yíng)救被困“人員”。

研究人員介紹，該研究的適應(yīng)性空間顯示技術(shù)彌合了虛擬與現(xiàn)實(shí)之間的鴻溝，在手性發(fā)光領(lǐng)域?yàn)閿U(kuò)展的現(xiàn)實(shí)和超越現(xiàn)實(shí)進(jìn)行了新嘗試。所展示的沉浸式人機(jī)交互，成功模擬了災(zāi)難場(chǎng)景中理想的安全救援，在現(xiàn)實(shí)世界和數(shù)字宇宙之間架起了一座橋梁。