"3D-голограмма может представлять реальные 3D-сцены с непрерывными и тонкими деталями", - сказал Лэй Гун, возглавлявший исследовательскую группу из Университета науки и техники Китая. "Для виртуальной реальности наш метод можно было бы использовать с голографическими дисплеями на базе гарнитур, чтобы значительно улучшить углы обзора, что улучшило бы впечатления от просмотра в 3D. Это также могло бы обеспечить лучшую 3D-визуализацию без использования гарнитуры ".

Создание реалистично выглядящего голографического отображения 3D-объектов требует проецирования изображений с высоким разрешением в пикселях на большое количество последовательных плоскостей или слоев, расположенных близко друг к другу. Таким образом достигается высокое разрешение по глубине, что важно для получения сигналов глубины, придающих голограмме трехмерный вид.

В Оптика В журнале высокоэффективных исследований издательской группы Optica команда Гонга и исследовательская группа Чэнвэй Цю из Национального университета Сингапура описывают свой новый подход, называемый трехмерной динамической голографией с поддержкой рассеяния (3D-SDH). Они показывают, что с его помощью можно достичь разрешения по глубине, более чем на три порядка превышающего современные методы многоплоскостной голографической проекции.

"Наш новый метод устраняет два давно существующих узких места в современных методах цифровой голографии - низкое осевое разрешение и высокие межплоскостные помехи, - которые препятствуют точному контролю глубины голограммы и, таким образом, ограничивают качество 3D-отображения", - сказал Гун. "Наш подход также мог бы улучшить оптическое шифрование на основе голографии, позволив зашифровать в голограмме больше данных".

Создание более детализированных голограмм

Создание динамической голографической проекции обычно включает использование пространственного модулятора света (SLM) для модуляции интенсивности и/или фазы светового луча. Однако современные голограммы ограничены с точки зрения качества, поскольку современная технология SLM позволяет проецировать лишь несколько изображений с низким разрешением на пространственные плоскости с низким разрешением по глубине.

Чтобы преодолеть эту проблему, исследователи объединили SLM с рассеивателем, который позволяет разделять несколько плоскостей изображения на гораздо меньшую величину, не будучи ограниченным свойствами SLM. Также подавляя перекрестные помехи между плоскостями и используя рассеяние света и формирование волнового фронта, эта установка обеспечивает 3D-голографическую проекцию сверхвысокой плотности.

Чтобы протестировать новый метод, исследователи сначала использовали моделирование, чтобы показать, что он может создавать 3D-реконструкции с гораздо меньшим интервалом глубины между каждой плоскостью. Например, они смогли спроецировать 3D-модель ракеты со 125 последовательными плоскостями изображения с интервалом глубины 0,96 мм в одной голограмме размером 1000 × 1000 пикселей по сравнению с 32 плоскостями изображения с интервалом глубины 3,75 мм, используя другой недавно разработанный подход, известный как компьютерная генерация на основе случайных векторов. голография.

Чтобы экспериментально подтвердить концепцию, они построили прототип 3D-SDH-проектора для создания динамических 3D-проекций и сравнили его с обычной современной установкой для компьютерной 3D-голографии по Френелю. Они показали, что 3D-SDH добился улучшения осевого разрешения более чем на три порядка по сравнению с обычным аналогом.

Все 3D-голограммы, продемонстрированные исследователями, представляют собой 3D-изображения в виде облака точек, что означает, что они не могут представлять твердое тело 3D-объекта. В конечном счете, исследователи хотели бы иметь возможность проецировать коллекцию 3D-объектов с помощью голограммы, что потребовало бы голограммы с большим количеством пикселей и новых алгоритмов.