研究人員開(kāi)發(fā)了一種創(chuàng)建動(dòng)態(tài)超高密度3D全息投影的新方法。通過(guò)將更多細(xì)節(jié)打包到3D圖像中，這種類型的全息圖可以真實(shí)地表示我們周圍的世界，以用于虛擬現(xiàn)實(shí)和其他應(yīng)用程序。

“3D全息圖可以呈現(xiàn)具有連續(xù)和精細(xì)特征的真實(shí)3D場(chǎng)景，”中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)研究團(tuán)隊(duì)的龔磊說(shuō)。“對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)，我們的方法可以與基于耳機(jī)的全息顯示器一起使用，以大大改善視角，從而增強(qiáng)3D觀看體驗(yàn)。它還可以在不需要耳機(jī)的情況下提供更好的3D視覺(jué)效果。

生成逼真的 3D 對(duì)象全息顯示需要將具有高像素分辨率的圖像投影到大量間隔緊密的連續(xù)平面或?qū)由稀＿@實(shí)現(xiàn)了高深度分辨率，這對(duì)于提供使全息影像看起來(lái)三維的深度提示非常重要。

Gong的團(tuán)隊(duì)和新加坡國(guó)立大學(xué)的Chengwei Qiu研究團(tuán)隊(duì)在Optica雜志上描述了他們的新方法，稱為三維散射輔助動(dòng)態(tài)全息(3D-SDH)。他們表明，它可以實(shí)現(xiàn)比最先進(jìn)的多平面全息投影方法高三個(gè)數(shù)量級(jí)以上的深度分辨率。

“我們的新方法克服了當(dāng)前數(shù)字全息技術(shù)中長(zhǎng)期存在的兩個(gè)瓶頸 - 低軸向分辨率和高平面間串?dāng)_ - 阻礙了全息圖的精細(xì)深度控制，從而限制了3D顯示的質(zhì)量，”龔說(shuō)。“我們的方法還可以通過(guò)允許在全息圖中加密更多數(shù)據(jù)來(lái)改善基于全息的光學(xué)加密。

生成更詳細(xì)的全息影像

創(chuàng)建動(dòng)態(tài)全息投影通常涉及使用空間光調(diào)制器 (SLM) 來(lái)調(diào)制光束的強(qiáng)度和/或相位。然而，今天的全息圖在質(zhì)量方面受到限制，因?yàn)槟壳暗腟LM技術(shù)只允許將少數(shù)低分辨率圖像投影到具有低深度分辨率的平面上。

為了克服這個(gè)問(wèn)題，研究人員將SLM與擴(kuò)散器相結(jié)合，使多個(gè)圖像平面之間的間隔量要小得多，而不受SLM特性的限制。通過(guò)抑制平面之間的串?dāng)_并利用光的散射和波前整形，這種設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)超高密度的3D全息投影。

為了測(cè)試新方法，研究人員首先使用模擬來(lái)證明它可以產(chǎn)生每個(gè)平面之間深度間隔小得多的3D重建。例如，他們能夠在單個(gè)3×125像素全息圖中以0.96毫米的深度間隔投射具有1000個(gè)連續(xù)圖像平面的1000D火箭模型，而使用另一種最近開(kāi)發(fā)的方法(稱為基于隨機(jī)矢量的計(jì)算機(jī)生成全息術(shù))具有32個(gè)深度間隔為3.75毫米的圖像平面。

為了通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這一概念，他們構(gòu)建了一個(gè)原型3D-SDH投影儀來(lái)創(chuàng)建動(dòng)態(tài)3D投影，并將其與3D Fresnel計(jì)算機(jī)生成的全息的傳統(tǒng)最先進(jìn)的設(shè)置進(jìn)行了比較。他們表明，與傳統(tǒng)對(duì)應(yīng)物相比，3D-SDH的軸向分辨率提高了三個(gè)數(shù)量級(jí)以上。

研究人員展示的3D全息圖都是點(diǎn)云3D圖像，這意味著它們無(wú)法呈現(xiàn)3D物體的實(shí)體。最終，研究人員希望能夠用全息圖投影一組3D對(duì)象，這將需要更高的像素?cái)?shù)全息圖和新算法。