Новий прогрес відкриває шлях до більш реалістичних 3D-голограм

Дослідники розробили новий метод створення динамічних 3D-голографічних проекцій надвисокої щільності. Ця передова технологія голограми здатна включати вищий рівень деталізації в 3D-зображення, потенційно створюючи більш реалістичні зображення світу для використання у віртуальній реальності та різних інших програмах.

«3D-голограма може представляти реальні 3D-сцени з безперервними та тонкими рисами», — сказав Лей Гун, який очолював дослідницьку групу з Університету науки та технологій Китаю. «Для віртуальної реальності наш метод можна використовувати з голографічними дисплеями на основі гарнітур, щоб значно покращити кути огляду, що покращить враження від перегляду 3D. Це також може забезпечити кращі 3D-візуальні ефекти без гарнітури».

Створення реалістичного голографічного дисплея передбачає проектування зображень високої роздільної здатності на кілька шарів, розташованих близько один до одного. Цей процес забезпечує високу роздільну здатність, яка має вирішальне значення для сприйняття глибини, необхідної для того, щоб голограма виглядала тривимірною.

Новий підхід динамічної голографії з підтримкою 3D-розсіювання створює цифрову голограму шляхом проєктування зображень високої роздільної здатності на площини, розташовані близько одна до одної (a), досягаючи більш реалістичного зображення, ніж звичайні методи голографії (b)

В Optica, журналі Optica Publishing Group для досліджень високого впливу, команда Гонга та дослідницька група Ченгвея Цю з Національного університету Сінгапуру описують свій новий підхід, який називається тривимірною динамічною голографією за допомогою розсіювання (3D-SDH). Вони показують, що він може досягти роздільної здатності по глибині більш ніж на три порядки величини, ніж сучасні методи багатоплощинної голографічної проекції.

«Наш новий метод долає два давно існуючих вузьких місця в сучасних цифрових голографічних методах — низьку осьову роздільну здатність і високі міжплощинні перехресні перешкоди — які перешкоджають точному контролю глибини голограми і, таким чином, обмежують якість 3D-дисплею», — сказав Гонг. «Наш підхід може також покращити оптичне шифрування на основі голографії, дозволяючи шифрувати більше даних у голограмі».

Виготовлення більш детальних голограм

Створення динамічної голографічної проекції зазвичай передбачає використання просторового модулятора світла (SLM) для модуляції інтенсивності та/або фази світлового променя. Однак сучасні голограми обмежені з точки зору якості, оскільки сучасна технологія SLM дозволяє проектувати лише кілька зображень із низькою роздільною здатністю на окремі площини з низькою роздільною здатністю.

Щоб подолати цю проблему, дослідники об’єднали SLM з дифузором, який дозволяє розділити кілька площин зображення на набагато меншу відстань, не обмежуючись властивостями SLM. Крім того, пригнічуючи перехресні перешкоди між площинами та використовуючи розсіювання світла та формування хвильового фронту, ця установка забезпечує 3D-голографічну проекцію надвисокої щільності.

Щоб перевірити концепцію експериментально, вони створили прототип 3D-SDH-проектора для створення динамічних 3D-проекцій і порівняли його зі звичайною найсучаснішою установкою для 3D-комп’ютерної голографії Френеля. Вони показали, що 3D-SDH досяг покращення осьової роздільної здатності більш ніж на три порядки порівняно зі звичайним аналогом.

Тривимірні голограми, продемонстровані дослідниками, є тривимірними зображеннями хмари точок, тобто вони не можуть представляти тверде тіло тривимірного об’єкта. Зрештою, дослідники хотіли б мати можливість проектувати колекцію 3D-об’єктів з голограмою, для чого потрібна буде голограма з більшою кількістю пікселів і нові алгоритми.