研究人员使用智能手机屏幕创建3D分层全息图像

发布时间:2024-05-07 14:46:32

 

研究人员开发了一种3D全彩显示方法,该方法使用智能手机屏幕而不是激光来创建全息图像。他们的实验结果显示,可以观察到从第一层到第二层的连续过渡。来源:东京大学堀崎良一

 

研究人员开发了一种3D全彩显示方法,该方法使用智能手机屏幕而不是激光来创建全息图像。随着进一步的发展,这种新方法可以用于增强现实或虚拟现实显示。无论增强现实和虚拟现实显示器是用于游戏,教育还是其他应用,结合3D显示器都可以创造更真实和互动的用户体验。

 

来自日本东京大学的研究小组负责人堀崎良一说:“尽管全息技术可以创造出非常逼真的3D物体,但传统的方法并不实用,因为它们依赖于激光源。”“激光发射的相干光很容易控制,但它们使系统复杂、昂贵,而且对眼睛有潜在的危害。”

 

在《光学快报》上,研究人员描述了他们基于计算机生成全息术(CGH)的新方法。多亏了他们开发的一种新算法,他们能够仅使用iPhone和一个称为空间光调制器光学元件来重现由两个全息层组成的3D彩色图像。该论文的第一作者Otoya Shigematsu说:“我们相信,这种方法最终可能有助于在未来的视觉界面和3D显示应用中最大限度地减少光学元件,降低成本,减少对眼睛的潜在伤害。”“更具体地说,它有可能提高近眼显示器的性能,比如高端虚拟现实耳机中使用的近眼显示器。”

 

研究人员只使用了一部iPhone和一个被称为空间光调制器的光学元件,就复制了一幅由两层全息层组成的3D彩色图像。视频展示了他们的实验结果,可以看到从第一层到第二层的连续过渡。来源:东京大学堀崎良一

 

更实用的方法

 

虽然CGH使用算法产生图像,但通常需要激光发出的相干光来显示这些全息图像。在之前的一项研究中,研究人员表明,从白色芯片上的发光二极管发出的时空非相干光可以用于CGH。然而,这种设置需要两个空间光调制器——控制光的波前的设备——这是不切实际的,因为他们的费用。在这项新研究中,研究人员开发了一种更便宜、更实用的非相干CGH方法。Horisaki说:“这项工作与我们实验室对计算成像的关注一致,计算成像是一个致力于通过将光学与信息科学相结合来创新光学成像系统的研究领域。”“我们专注于最小化光学元件,消除传统光学系统中不切实际的要求。”

 

这种新方法将来自屏幕的光通过空间光调制器,从而呈现多层全彩3D图像。虽然这看起来很简单,但它需要仔细模拟来自屏幕的非相干光传播过程,然后利用这些信息开发一种新的算法,以协调来自设备屏幕的光与单个空间光调制器。来自智能手机的全息图像

 

“使用低相干光的全息显示器可以实现逼真的3D显示,同时潜在地降低成本和复杂性,”Shigematsu说。“虽然包括我们在内的几个团队已经使用低相干光演示了全息显示,但我们通过使用智能手机显示器将这一概念发挥到了极致。”

 

为了演示新方法,研究人员通过在iPhone 14 Pro屏幕上显示一个全息层,在空间光调制器上显示第二层,创建了一个全彩色3D图像的双层光学再现。所得到的图像每边都测量了几毫米。研究人员目前正在努力改进这项技术,使其能够显示更大、更多层的3D图像。额外的图层将通过提高空间分辨率和允许物体出现在距离观察者不同的深度或距离,使图像看起来更真实。

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