“創(chuàng)新,就要瞄準(zhǔn)世界前沿”(講述·一輩子一件事)
白建榮(左)在講解光纖光波導(dǎo)沉浸式內(nèi)圓柱面顯示大屏工作原理。 尚靜川攝
白建榮在查閱研究資料。 本報記者 趙永新攝
(資料圖片)
人物小傳
白建榮:1965年生,河北石家莊人,視景仿真顯示技術(shù)專家。他發(fā)明的低成本光纖光波導(dǎo)屏材料/器件,可實現(xiàn)將二維平面圖像轉(zhuǎn)換成真三維自由立體圖像。基于這種原創(chuàng)性的光學(xué)新材料,他研制出零邊框顯示屏、內(nèi)圓球面顯示屏、自由立體面顯示屏、全彩自由立體面壁畫等新型顯示產(chǎn)品。這些新型顯示產(chǎn)品可大幅提升顯示視景的仿真度,可廣泛應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實、未來影院、展覽展示等領(lǐng)域。20多年來,他帶領(lǐng)團(tuán)隊獲得授權(quán)發(fā)明專利近40項、實用新型專利近20項。
由5塊小曲面屏拼接成的半圓形大曲面屏上,正在播放著電影視頻。這個高1米、沒有邊框的曲面屏,播放的是普通二維畫面,顯示出來的卻是色彩飽滿、立體感非常強(qiáng)的三維影像。人站在大屏前觀看,仿佛置身其中、被炫酷的立體影像包圍……這種不用借助3D眼鏡就能產(chǎn)生裸眼3D效果的曲面屏,是我國科技人員自主研發(fā)的新型顯示屏——光學(xué)纖維光波導(dǎo)成型屏(以下簡稱“光纖光波導(dǎo)屏”)。
與主流顯示屏相比,光纖光波導(dǎo)屏的立體視覺效果更好、能源消耗更低、對人體健康損傷更小、應(yīng)用場景更多……不少業(yè)內(nèi)專家這樣評價。研發(fā)團(tuán)隊帶頭人、北京方瑞博石數(shù)字技術(shù)有限公司創(chuàng)始人兼技術(shù)總監(jiān)白建榮介紹:“不少國內(nèi)外大公司都曾布局研發(fā)過這項技術(shù),但后來都放棄了,只有我們堅持了下來。”
組建專業(yè)團(tuán)隊,研發(fā)光纖光波導(dǎo)顯示技術(shù)
1983年,白建榮以優(yōu)異成績考入北京鋼鐵學(xué)院(現(xiàn)北京科技大學(xué))冶金系。1990年研究生畢業(yè)后,他先是被分配到首鋼設(shè)計院當(dāng)設(shè)計員,幾經(jīng)輾轉(zhuǎn),來到清華泰豪智能科技有限公司。從那時開始,白建榮便一頭扎進(jìn)顯示系統(tǒng)研發(fā)領(lǐng)域。
白建榮牽頭研制的CRT(陰極射線顯像管技術(shù))大屏幕,曾在國內(nèi)市場占據(jù)一席之地,但他還有更高的追求,“對于CRT大屏幕的技術(shù)攻關(guān),更多的是集成創(chuàng)新。我們要做的創(chuàng)新,就要瞄準(zhǔn)世界前沿,研發(fā)更先進(jìn)的原創(chuàng)顯示技術(shù)。”
2000年夏天,白建榮在和北京理工大學(xué)一位老教授的交流中,了解到國際前沿的背投影屏幕技術(shù),并看到了一塊5分錢硬幣大小的光纖背投影屏幕樣品。“光纖成像技術(shù)可以把入光面的像素位移到顯像面,并把二維的平面顯示升級為三維的立體面顯示。這很可能成為未來主流的顯示技術(shù)。”白建榮認(rèn)為。
于是,白建榮馬上著手組建光纖光波導(dǎo)顯示項目組,開展前期預(yù)研。但是,在2005年夏天舉行的項目論證會上,公司管理層認(rèn)為這個項目研發(fā)周期太長、投入太大、風(fēng)險太高,把它否決了。
“你們不搞,我自己搞!”2006年秋,白建榮重新組建研發(fā)團(tuán)隊,繼續(xù)向光纖光波導(dǎo)顯示技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)軍。
不怕累不怕苦,每道工序、每個模具都反復(fù)試錯試驗
光纖光波導(dǎo)顯示技術(shù)涉及光學(xué)、高分子化學(xué)、材料學(xué)、熱力學(xué)、視覺科學(xué)等多個學(xué)科,還涉及鍍膜配料、光纖拉絲、模具制造等10多道工序,必須有一支過硬的科研團(tuán)隊。為此,除了招聘一批科班出身的碩士、博士,白建榮還聘請了多位技術(shù)專家:一專多能的“863”項目專家魯士亮、劉占軍,從事顯示系統(tǒng)集成研發(fā)10余年、曾獲國家科技進(jìn)步獎二等獎的李洪林,能在幾分鐘內(nèi)把設(shè)計圖紙變成精準(zhǔn)模型的能工巧匠樊勝利……
為節(jié)省經(jīng)費,白建榮把研發(fā)基地搬到北京遠(yuǎn)郊一個廢棄的廠房里,在這里帶領(lǐng)團(tuán)隊繼續(xù)攻關(guān)。盡管條件非常簡陋,但白建榮團(tuán)隊的研發(fā)工作卻極為嚴(yán)謹(jǐn)。這從白建榮辦公桌上的30個實驗筆記本上就可見一斑:每個本子上都寫滿了詳細(xì)的實驗數(shù)據(jù)和記錄,時間跨度從2002年3月到2023年2月。
2003年加盟該團(tuán)隊的樊勝利,如今已是精通多種技術(shù)的骨干人才。他一邊仔細(xì)察看屏幕熱壓成型進(jìn)展,一邊記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。“不同形狀、大小的屏幕熱壓成型所需的時間、溫度都不一樣,必須詳細(xì)記錄,以便分析對比。”樊勝利介紹。
“現(xiàn)在回想,我們憑的就是一股闖勁。”站在一旁的白建榮接過話頭,“每一項技術(shù)、每一道工序、每一個模具都進(jìn)行過無數(shù)次的試錯試驗,耗費了大量的時間和精力。”
“用‘千難萬險’來形容,一點都不夸張。”頭發(fā)灰白的李洪林告訴記者,“宏觀上,我們要把幾千萬根微米級直徑的光纖不錯位地垂直排列,并做到光學(xué)無痕粘接;微觀上,既要讓幾千萬根光纖無間隙粘接,又要避免光串?dāng)_、雙折射等問題,差一點都不行。”
堅持不懈、持續(xù)攻關(guān),白建榮團(tuán)隊攻克了一個又一個難關(guān):直徑小于0.2毫米的光纖拉制技術(shù),光纖的順序排列技術(shù),光學(xué)復(fù)合材料的再結(jié)晶凝固技術(shù),成型屏的熱處理技術(shù)、防變形技術(shù),平面、曲面無縫隙拼接大屏幕的系統(tǒng)集成技術(shù)……
最終,白建榮在2014年底試制出第一批比較理想的光纖光波導(dǎo)屏,并拿給相關(guān)企業(yè)試用。
攻克技術(shù)難關(guān),推進(jìn)光纖光波導(dǎo)屏產(chǎn)業(yè)化
然而產(chǎn)品出廠沒多久,李洪林就接到客戶電話:光纖光波導(dǎo)屏不如剛開始清晰,有時像蒙上了一層霧,怎么調(diào)也不清楚。
經(jīng)過仔細(xì)分析,團(tuán)隊判斷導(dǎo)致上述問題的是“光串?dāng)_”。所謂“光串?dāng)_”,是指光纖光波導(dǎo)屏內(nèi)相鄰光纖之間“串光”——某根光纖內(nèi)的光線“跑”到相鄰光纖的內(nèi)部,并和其中的光線相交叉,影響圖像的清晰度。
為找到故障原因,他們用笨辦法,一道工序一道工序、一個環(huán)節(jié)一個環(huán)節(jié)地排查。起初,團(tuán)隊以為問題的關(guān)鍵在光纖光波導(dǎo)屏毛坯的成型溫度上。他們反復(fù)調(diào)整溫度參數(shù),但折騰了幾年,圖像模糊的問題始終沒有得到解決。
這時,研發(fā)經(jīng)費快用完了。技術(shù)問題難以解決,經(jīng)費又捉襟見肘,員工們開始陸續(xù)離職,100多人的公司最后只有十幾名研發(fā)骨干和技術(shù)工人留了下來。有人勸白建榮:“這么沒日沒夜地干,也不一定有結(jié)果。”但他依舊堅持,繼續(xù)苦干、摸索。
白建榮帶著團(tuán)隊順著工藝流程細(xì)細(xì)摸排,最后把目標(biāo)鎖定在光纖皮層外鍍膜上。鍍膜材料有好幾十種配方,每個配方的試驗周期都要一兩個月。“那段日子真難熬!”樊勝利告訴記者,調(diào)整好配方后,他們把模具和光纖放到加熱臺上烘干、成型,大伙24小時輪流值班,調(diào)節(jié)溫度、觀察變化;中間休息時只能打個盹兒,繼續(xù)工作……
廠房里一無暖氣二無空調(diào),大伙夏天熱得一身汗,冬天凍得直跺腳。2022年7月的一天,他們終于把光纖皮層外鍍膜的配方調(diào)配好,徹底解決了影響屏幕清晰度的“光串?dāng)_”難題。
回想研發(fā)路上的艱辛,白建榮說,“把光纖光波導(dǎo)屏技術(shù)與人工智能、新一代信息技術(shù)等相結(jié)合,能催生新產(chǎn)業(yè)、打造新業(yè)態(tài),給人們的生產(chǎn)、生活帶來意想不到的改變。我想,我們所有的辛苦都是值得的。”
做成內(nèi)圓柱面、內(nèi)圓球面沉浸式顯示大屏幕,既可用于大小影院,又可用于展覽展示、文化旅游、游戲娛樂、教育培訓(xùn)、模擬仿真、舞臺舞美等,打造沉浸式元宇宙視景仿真顯示空間;
虛實融合,打造各種視景仿真現(xiàn)實或真三維混合現(xiàn)實景觀,可用于各類主題公園;
研制面部表情惟妙惟肖、對話自如的仿真機(jī)器人,可在家庭陪護(hù)、歷史人物復(fù)原等方面大顯身手;
…………
“總之,光纖光波導(dǎo)屏使‘萬物仿真’成為可能。”白建榮對未來充滿信心,“經(jīng)過20多年的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品調(diào)試,目前主要的技術(shù)障礙都已基本解決,下一步就是產(chǎn)業(yè)化了。剛開始研究的時候,我就有個夢想——用中國人自主研發(fā)的原創(chuàng)顯示技術(shù)造福全人類。如今,距離這個夢想的實現(xiàn)越來越近了……”
《 人民日報 》( 2023年08月03日 06 版)
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