Сингапурські дослідники розробили новий метод створення динамічних 3D-голографічних проєкцій надвисокої щільності. Ця передова технологія створення голограми здатна забезпечити високий рівень деталізації 3D-зображення. Потенційно вона дозволяє створювати більш реалістичні зображення світу для використання у середовищі віртуальної реальності та різноманітних інших програмах.
Створення реалістичного голографічного дисплея передбачає проєктування зображень високої роздільної здатності на кілька шарів, розташованих близько один до одного. Цей процес забезпечує високу роздільну здатність, що має вирішальне значення для сприйняття глибини, необхідної для того, аби голограма мала тривимірний вигляд.
Дослідницька група з Національного університету Сінгапуру описує свій новий підхід, який названо тривимірною динамічною голографією з підтримкою розсіювання (3D-SDH). Вони вказують, що їхній метод дозволяє досягти роздільної здатності по глибині, що перевищує більш ніж на три порядки величини сучасні методи багатоплощинної голографічної проєкції.
«Наш новий метод дозволяє розв’язати дві давні проблеми сучасних цифрових технологій голографії – низьку осьову роздільну здатність і високі міжплощинні перехресні перешкоди – які заважають точному контролю глибини голограми й, таким чином, обмежують якість 3D-дисплея, – відзначають науковці. – Наш підхід може також покращити оптичне шифрування на основі голографії, дозволяючи шифрувати більше даних у голограмі».
Створення більш деталізованих голограм
Створення динамічної голографічної проєкції зазвичай передбачає використання просторового модулятора світла (SLM) для модуляції інтенсивності та/або фази світлових променів. Однак, сучасні голограми обмежені з точки зору якості, оскільки сучасна технологія SLM дозволяє проєктувати лише кілька зображень із низькою роздільною здатністю на окремі площини з низькою роздільною здатністю глибини.
Для розв’язання цієї проблеми дослідники об’єднали SLM з дифузором, який дозволяє розділити кілька площин зображення на набагато менші, що дає змогу обійти обмеження властивостей SLM. Крім того, пригнічуючи перехресні перешкоди між площинами та використовуючи розсіювання світла та формування хвильового фронту, ця модель забезпечує 3D-голографічну проєкцію надвисокої щільності.
З метою перевірки нового методу дослідники спочатку використали моделювання, щоб показати, що він здатен створювати 3D-реконструкції з набагато меншим інтервалом глибини між кожною площиною.
Наприклад, вони змогли спроєктувати 3D-модель ракети зі 125 послідовними площинами зображення з інтервалом глибини 0,96 мм в одній голограмі 1000×1000 пікселів у порівнянні з 32 площинами зображення з інтервалом глибини 3.75 мм за допомогою іншого нещодавно розробленого методу, відомого як комп’ютерна голографія на основі випадкових векторів.
Щоб перевірити концепцію експериментально, вони виготовили прототип 3D-SDH-проєктора для створення динамічних 3D-проєкцій і порівняли його зі звичайною найсучаснішою системою Френеля для створення комп’ютерної 3D-голографії. Вони показали, що використання 3D-SDH-проєктора дозволило досягти покращення осьової роздільної здатності більш ніж на три порядки порівняно зі стандартним методом.
Тривимірні голограми, продемонстровані дослідниками, є тривимірними зображеннями хмари точок, тобто вони не можуть представляти тверде тіло тривимірного об’єкта. В майбутньому дослідники сподіваються отримати можливість проєктувати набір 3D-об’єктів з голограмою, для чого знадобиться голограма з більшою кількістю пікселів і нові алгоритми.