研究人员开发了一种 3D 全彩显示方法，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，新方法可能适用于增强或虚拟现实显示。
无论增强现实和虚拟现实显示器用于游戏、教育还是其他应用，结合 3D 显示器都可以创造更加真实和交互式的用户体验。
“虽然全息技术可以创建非常真实的物体 3D 表示，但传统方法并不实用，因为它们依赖激光源，” 日本东京大学的研究小组负责人 Ryoichi Horisaki 说。“激光器发出易于控制的相干光，但它们使系统变得复杂、昂贵，并且可能对眼睛有害。”
在 Optica 出版集团的期刊 《Optics Letters》中，研究人员描述了他们基于计算机生成全息术 (CGH) 的新方法。得益于他们开发的新算法，他们能够仅使用 iPhone 和称为空间光调制器的光学组件来再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 表示：“我们相信，这种方法最终可能有助于最大限度地减少光学器件、降低成本并减少未来视觉界面和 3D 显示应用中对眼睛的潜在伤害。” “更具体地说，它有潜力增强近眼显示器的性能，例如高端虚拟现实耳机中使用的显示器。”
更实用的方法
尽管 CGH 使用算法来生成图像，但通常需要来自激光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，白色板载芯片发光二极管发出的时空不相干光可用于 CGH。然而，这种设置需要两个空间光调制器——控制光波前的设备——由于成本高昂，这是不切实际的。
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。“这项工作与我们实验室对计算成像的关注相一致，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，”Horisaki 说。“我们专注于最小化光学元件并消除传统光学系统中不切实际的要求。”
新方法使来自屏幕的光穿过空间光调制器，从而呈现多层全彩 3D 图像。尽管这看起来很简单，但它需要仔细建模来自屏幕的不相干光传播过程，然后使用此信息开发一种新算法，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，同时可能降低成本和复杂性，”Shigematsu 说。“尽管包括我们在内的几个团队已经展示了使用低相干光的全息显示，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。”
为了演示这种新方法，研究人员通过在 iPhone 14 Pro 的屏幕上显示一个全息层，在空间光调制器上显示第二层，创建了全彩 3D 图像的双层光学再现。所得图像的每边尺寸为几毫米。
研究人员目前正在努力改进该技术，使其能够显示更大、层数更多的 3D 图像。附加层可以提高空间分辨率并允许对象出现在距观看者几个不同的深度或距离处，从而使图像看起来更加真实。
