在探讨日本实现三维光显示器的过程中,首先需要了解三维光显示器的基本原理和关键技术创新点。三维光显示器是一种可以展现立体图像的显示设备,它超越了传统的二维显示技术,通过模拟真实物体的空间位置,给用户带来更直观的视觉体验。根据提供的内容,我们可以得到如下几个重要知识点: 1. 技术原理:日本国家高级工业科技研究所(AIST)、庆应大学和Burton公司合作开发的三维显示器采用了基于激光激发等离子体发光的技术。等离子体发光现象指的是当物体被高能激光束照射时,材料表面的原子会被激发,从基态跃迁到高能态,之后退激发时释放出光子,从而产生可见的发光。该显示器通过控制激光焦斑的位置,利用红外脉冲激光器在空气中直接生成等离子体光点,从而实现三维图像的构建。 2. 实现方法:该显示器的z方向图像扫描是通过改变激光焦棱镜的位置来实现的,而x、y方向的扫描则借助了检流镜(galvanometric mirror)。检流镜是一种常用的扫描设备,可以精确地改变激光束的方向,快速且准确地定位到空间中不同的点。利用这种技术,可以在空间中创建出由成千上万个亮点组成的三维图像。 3. 显示速度和分辨率:红外脉冲激光器的重复频率大约为100Hz,脉冲持续时间为纳秒量级。每个亮点采用单脉冲激发,可以达到100点/秒的显示速度。由于人眼视觉的余像效应,在一定时间内的连续图像会被视作连续的动画,因此可以分辨出等离子体的发光,从而形成立体的视觉感受。 4. 显示距离与技术优势:从显示设备到图形亮点的距离可以扩展到几米远。这种技术优势意味着三维图像可以在更大的空间范围内进行展示,不再局限于屏幕或特定空间内,从而为观众提供了更自由、更开阔的视觉体验。 5. 与传统三维显示技术的比较:之前大部分的三维显示技术主要是在二维平面上通过人的双眼成像不同来实现伪三维图像,例如需要佩戴特殊眼镜的立体电影。这种技术虽然在一定程度上能够模拟立体效果,但是存在视场限制和给观察者带来的不舒适感等问题。而日本此次实现的三维光显示器技术,能够实现真正的三维显示,并且允许观众在不同的角度和距离上观看,从而克服了传统技术的局限性。 6. 系统结构:该三维显示器的结构包括直线驱动系统、高质量高亮度红外脉冲激光器等组成部分。直线驱动系统的快速移动驱动滑道上的扫描,能够快速移动激光焦点的位置,配合激光器的高性能,确保了三维图像的高速生成和精确展示。 日本成功实现的三维光显示器代表了显示技术的一个重大进步,它不仅在技术原理上实现了突破,还在实用性和用户体验上提供了新的可能性。这项技术的发展将有助于推动未来在三维显示领域内的深入研究和广泛应用。
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