基于OLED对视觉隐身的研析

刁扬轩 黄凯

摘  要：本文主要探讨如何利用OLED以及微型摄像机技术，通过摄影学知识的一些相关结合，从而实现视觉，即肉眼上也能欺骗对方，以达到完全不可视状态的效果。再根据人眼所能反应的最快时间，小于这个程度的同时利用CCD作为高速感光软件，并最终用OLED实现显示后方环境。 在各种效果的讨论上比较了CCD与CMOS对感光环境的差别，且分析了环境变化所带来的负面影响。

关键词：OLED  CCD  隐形  环境变化

中图分类号：TM26                            文献标识码：A                    文章编号：1674-098X（2020）12（c）-0085-03

Abstract： This paper mainly discusses how to use OLED and micro camera technology， through some related combination of photographic knowledge， so as to achieve vision， that is， the naked eye can deceive each other， so as to achieve the effect of completely invisible state. At the same time， CCD is used as high-speed photosensitive software， and finally OLED is used to display the rear environment. In the discussion of various effects， the differences between CCD and CMOS on the photosensitive environment are compared， and the negative effects of environmental changes are analyzed.

Key Words： OLED; CCD; Invisible; Environment change

如今世界官方宣言對于机动类物品，如各种作战及指挥器件，主要研究的技术都是对于低可侦测性技术的研究，即我们常说的隐形技术。不过对于更进一步的隐形技术来说，在光学，色学方面也能骗过敌方的，才会更具有作战价值。

1  利用OLED实现显示环境

1.1 利用OLED前瞻分析

目前对于侦测性技术的隐形研究可谓是炉火纯青，这些隐形主要是指信号方面的屏蔽，用何种方式去使物体所发出的辐射度量，电磁学度量尽可能的屏蔽掉，而涉及的方面主要囊括雷达，声纳，热感，动态捕捉等领域。这些只是在信号层面所作出的研究成果。若想实现更进一步的隐形，还得依靠视觉上的完全屏蔽，即在时空尺度上虽然实体仍存在，只不过通此物体上所反射的光学信号通过调制改变传入我们视网膜后，在视神经上被大脑感知到的只是此物与周围完美融成一体的像。当然还有一种办法，即通过在物体上涂有某种特殊涂料，从而让其吸收某种特定的波长，比如只是吸收带有此物体像信息的光的波长，这样能实现后，再通过反射周围环境的光波长，来让自身达到隐蔽的效果。

1.2 OLED发光机理

OLED是利用有机分子作为发射及导电层，在外部偏压的情况下，通过电子注入层与空穴注入层，在穿过阴极与电子注入层的势垒，阳极与空穴注入层的势垒后，使在偏压下移动的空穴与电子再通过阳极传输层与阴极传输层最终能在发光层结合而由电能转化为光能发光，这样的不断发光，会在发光层不断累积激子，而这些激子正是空穴与电子第一次结合时产生的。当激子累积到一定数目，会刺激有机材料中的电子从基态跃迁至激发态，此为有机体的活化，当然，在激发态上的电子不会很稳定，最终又会回到基态发出退激光。

1.3 OLED显示屏的选择

如今OLED显示技术已广泛应用于各大领域，如手机的超薄屏，电脑的曲面屏，平板及电视，甚至军方计算机的专用屏。OLED显示屏与传统的LCD相比，可不需要背光灯，只需在基板上涂抹一层或多层有机涂料，在电流通过时，就可发光。并且与LED相比，OLED具有LED中许多种类的发光特性，即单色发光二极管，变色发光二极管，闪烁发光二极管，且同时具有发光强度高，发光效率高，响应速度快，环保节能，其屏幕重量轻，厚度也仅为1mm，是lcd的1/3，这样的厚度在制成隐身衣后，加上OLED的可曲变性可近乎完美的贴合人体而降低与周围环境的不协调度[7]。除此之外，OLED耐低温，于-40℃仍能工作，并可发出冷光源较少热量的散失，这与实现隐形技术中的条件是不谋而合的[5]。要达到完全的视觉隐形，则需要高度的环境适应性，就是需要在环境做出改变时，我们的屏幕也能根据周围的变化来及时，同时响应且反馈，这种反应必须是瞬时的，现今OLED响应时间是6～20ms，而人眼对周围环境做出

反应的最快时间是50ms，这还必须是经过训练的极限值，而正常人人眼响应时间能达到100ms便是不错的，所以利用OLED来做对周围环境的实时响应是理论可行的。

而对于实际情况的隐形实现，还需微型摄像机的反应延迟时间。

2  感光元件的选择

对于微型摄像机而言，摄像机内有两种感光器件，一是CMOS型，即互补性金属氧化物半导体，利用硅，锗两种制成的半导体材料，通过两个带负电与正电的晶体管的互补作用产生电流，再通过编制好的芯片从而存储信息。不过第二种CCD型摄像头是在单晶材料上运作，但它们的原理大多无异。CCD与CMOS摄像机都是用矽感光二极体进行的光电转换，这种转换使得电信号随着光信号的增强而增强。与CMOS摄像机相比，CCD每次采集完的信息需要先将像素点转移至存储器内，再通过底部线路过放大器后经过ADC最后才把信号进行了转换。这样一来，采集的信号不易失真，不过由此而引发的功率大问题却是种双刃剑效应[4]。而CMOS每次采集完信息后其储存信息的像素点都直接连着ADC（信号转换兼放大功能），这样肯定电流流的就小了，所需的功率，能耗也降低了，只不过图像分辨率也跟着降低了。

通过对比，这里主要还是推荐用CCD来作为我们的感光元件，虽然功耗高了，不过这样采集出来的信息更不容易失真，从而可获得高分辨率的图像。平时玩游戏即知，像gta5，绝地求生等等这些游戏都使用了虚幻5的引擎，而通过虚幻5所制作出的游戏，在光影，动态模糊，分辨率，图像采集显示率，纹理，阴影，后期处理，抗锯齿等方面都能做出与现实世界极高的模仿度，对于许多AR增强现实技术自然就更不用说了[2]。因此只有在图像分辨度高到一定程度，至少在有限距离内不会产生模糊感与像素感，这样才算得上能与周围环境融为一体的作用。

由于这里我们更值得去做的是探讨人离开物体的距离与人对此物体的感知大小的关系，不过人对物体的感知大小需要很多复杂的学科做支撑，如模糊数学，认知心理学，以及大脑神经学，且感知程度还对每个人自身的不确定因素有关，在现今人类对于意识研究尚未完全架构的情形下，很难做出对感知程度的判断，故这里做一个简单粗糙的数学计算来模拟物体的像的大小与距离的关系。首先我们必须知道，物体被看到的大小指的是视角大小[3]。物体被移到远处，我们直观的感受就是物体的视角在变小。 简化物体为一根长为L的杆子，和我们的距离为x，所占的视角为θ，物体垂直我们的视线，并且视线经过物体的中心。可以得到这样的关系：

这就是物体大小和距离的关系。

根据这个关系式画出视角θ关于距离x的函数图像，可以发现视角与距离的关系不是线性的，随着距离从0开始增大，视角从180°快速缩小，然后减小的速率越来越慢，当距离为无穷远时，视角缩小为0。

在类型上，市面大多流传针孔摄像头的无孔不入，虽然的确可以将其做到微乎其微的地步，不过其利用的是小孔成像原理，就需要长时间的曝光在光照条件下，而如果是在晚上的环境下，这样的信息响应时间甚至长达几小时，就是在几个小时你才只拍了对于环境的几张照片，这样对于隐形的处理是得不偿失的，因此我们选用无线类。无线类在大小上会比针孔类大，不过我们只要减少其镜面反射对人眼的作用即可，此时就要在摄像头顶端涂抹一层增透膜，以增加光携带信息的入射，且减少光的反射[1]。在选用CCD时，我们也可配合市面上的multi-mejapixel来实现高分辨率的图像，以及playstation，能实现320×240的分辨率，且在1s内就能捕捉120帧，对于人眼而言，60帧闪烁作用的图像就已经能让人在大脑里产生完全动态的效果了。

在最后选择好摄像头类型及OLED类型后，我们便可通过一系列特殊的工艺将OLED经过电路与摄像头种的反馈元件连接在一起，这样便能实现经摄像头处理过的信息可以传递至OLED显示屏上進行低失真率的显示。而对于摄像头安放位置与OLED显示内容，通过图2大致可知物体后面环境的像完美的显示于物体前身，而对于物体前面环境的像则显示于物体后身，这是还原假定物体不存在后此环境的真实状况。

3  结语

本文仅初步探讨了对于实现视觉隐身可从OLED方面入手，通过分析环境变化及各种器件产生的噪声，来适配适合的器件，这里通过数据及理论分析选用了寿命长，体积微小，集成度高且成像质量良好的CCD型元件作为感光元件，采用了更薄，更轻，照射强度高且覆盖范围广的OLED型作为显示元件。

参考文献

[1] 科学家研发“隐形衣”新技术光学芯片弯曲光线[J].技术与市场，2018，25（6）：1.

[2] 赵猛.高温超导复合结构磁隐形及力学特性[D].兰州：兰州大学，2016.

[3] 马亮.未来“隐形衣”用啥面料——浙江大学有望研制隐身衣物[J].中国纤检，2014（9）：2.

[4] 孙振亚.高集成度模块化CCD成像系统关键技术研究[D].中国科学院大学（中国科学院长春光学精密机械与物理研究所），2019.

[5] 宋乔刚.高效热活化延迟荧光OLED和近红外光探测器及其集成上转换发光器件研究[D].中国科学院大学（中国科学院长春光学精密机械与物理研究所），2019.

[6] 李卓斌.基于激基复合物的有机电致发光器件的制备与性能研究[D].成都：电子科技大学，2020.

[7] 薛楷.单层有机发光二极管的性能研究[D].南京：南京邮电大学，2019.