En ny tilgang til 3D-holografiske skærme forbedrer billedkvaliteten i høj grad

De potentielle anvendelser af tredimensionelle (3D) digitale hologrammer er enorme. Udover kunst og underholdning, forskellige områder, herunder biomedicinsk billeddannelse, videnskabelig visualisering, ingeniørdesign, og skærme kunne drage fordel af denne teknologi. For eksempel, oprettelse af organer i fuld størrelse til 3D-analyse af læger kan være nyttigt, men det forblev en udfordring på grund af begrænsningen af ​​hologramgenereringsteknikker.

Et forskerhold ledet af professor YongKeun Park ved fysikafdelingen ved Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) har fundet en løsning og udviklet et 3D holografisk display, der udfører mere end 2, 600 gange bedre end eksisterende 3D -holografiske skærme. Denne undersøgelse forventes at forbedre den begrænsede størrelse og betragtningsvinkel for 3D -billeder, som var et stort problem for de nuværende holografiske displays. Undersøgelsen blev offentliggjort online i Natur fotonik den 23. januar, 2017.

3D hologrammer, som ofte optræder i science fiction -film, er en kendt teknologi for offentligheden, men hologrammer i film er skabt med computergrafiske effekter. Metoder til oprettelse af ægte 3D -hologrammer undersøges stadig i laboratoriet. For eksempel, på grund af vanskeligheden ved at generere rigtige 3D -billeder, nyere virtual reality (VR) og augmented reality (AR) enheder projicerer to forskellige todimensionale (2D) billeder på en fremviser for at fremkalde optiske illusioner.

For at oprette et 3D -hologram, der kan ses uden specielt udstyr såsom 3D -briller, lysets bølgefront skal styres ved hjælp af bølgefrontmodulatorer såsom rumlige lysmodulatorer (SLM'er) og deformerbare spejle (DM'er). En bølgefrontmodulator er en optisk manipulationsenhed, der kan styre retningen af ​​lysudbredelse.

Imidlertid, den største begrænsning for at bruge disse modulatorer som 3D -displays er antallet af pixels. Det store antal pixels, der er pakket ind i skærme med høj opløsning, der er udviklet i de seneste år, er velegnede til et 2D-billede, og mængden af ​​information i disse pixels kan ikke producere et 3D -billede. Af denne grund, et 3D -billede, der kan laves med eksisterende bølgefrontmodulatorteknologi, er 1 cm i størrelse med en smal betragtningsvinkel på 3 grader, hvilket langt fra er praktisk muligt.

Som et alternativ, KAIST -forskere brugte en DM og tilføjede to på hinanden følgende holografiske diffusorer til at sprede lys. Ved at sprede lys i mange retninger, dette giver mulighed for en bredere synsvinkel og større billede, men resulterer i volumenflekker, som er forårsaget af interferens fra flere spredt lys. Tilfældige volumenflekker kan ikke bruges til at vise 3D -billeder.

For at løse problemet, forskerne anvendte en bølgefrontformende teknik til at kontrollere felterne. Som resultat, det lykkedes dem at producere et forbedret 3D holografisk billede med en betragtningsvinkel på 35 grader i et volumen på 2 cm i længden, bredde, og højde. Dette gav en præstation, der var omkring 2, 600 gange stærkere end den originale billeddefinition, der blev genereret, da de brugte en DM uden diffuser.

Professor Park sagde, "Spredt lys har tidligere været antaget at forstyrre genkendelsen af ​​genstande, men vi har demonstreret, at nuværende 3D -skærme kan forbedres betydeligt med en øget synsvinkel og billedstørrelse ved korrekt at kontrollere det spredte lys. "

Hyeonseung Yu, hvem er hovedforfatter af denne forskningsartikel og en doktorand i Institut for Fysik, KAIST, bemærkede, at denne teknologi signalerer en god start på at udvikle en praktisk model til dynamiske 3D -hologramdisplays, der kan nydes uden behov for særlige briller. "Denne tilgang kan også anvendes på AR- og VR -teknologi for at forbedre billedopløsningen og synsvinklerne, "tilføjede Yu.