Метод повнокольорового 3D-дисплею демонструє потенціал для покращення досвіду доповненої та віртуальної реальності. Вчені створили метод створення 3D-повнокольорових голографічних зображень за допомогою екранів смартфонів замість лазерів. Ця інноваційна техніка з додатковими вдосконаленнями має потенціал для дисплеїв доповненої або віртуальної реальності.
Незалежно від того, чи використовуються дисплеї доповненої та віртуальної реальності для ігор, освіти чи інших додатків, включення 3D-дисплеїв може створити більш реалістичний та інтерактивний досвід користувача.
«Хоча методи голографії можуть створити дуже реалістичне 3D-зображення об’єктів, традиційні підходи непрактичні, оскільки вони покладаються на лазерні джерела», — сказав керівник дослідницької групи Ріоічі Хорісакі з Токійського університету в Японії. «Лазери випромінюють когерентне світло, яким легко керувати, але вони роблять систему складною, дорогою та потенційно шкідливою для очей».
У журналі видавничої групи Optica Publishing Group Optics Letters дослідники описують свій новий метод, який базується на комп’ютерній голографії (CGH).
Завдяки новому алгоритму, який вони розробили, вони змогли використовувати лише iPhone і оптичний компонент під назвою просторовий модулятор світла для відтворення кольорового 3D-зображення, яке складалося з двох голографічних шарів.
«Ми вважаємо, що цей метод зрештою може бути корисним для мінімізації оптики, зниження витрат і потенційної шкоди для очей у майбутніх візуальних інтерфейсах і 3D-дисплеях», — сказав Отоя Сігемацу, перший автор статті. «Більш конкретно, він має потенціал для підвищення продуктивності дисплеїв поблизу очей, таких як ті, що використовуються в високоякісних гарнітурах віртуальної реальності».
Більш практичний підхідХоча CGH використовує алгоритми для створення зображень, для відображення цих голографічних зображень зазвичай потрібне когерентне світло від лазера. У попередньому дослідженні дослідники показали, що просторово-часове некогерентне світло, випромінюване білим вбудованим світлодіодом, можна використовувати для CGH. Однак ця установка вимагала двох просторових модуляторів світла — пристроїв, які контролюють хвильові фронти світла — що непрактично через їхню вартість.
У новому дослідженні дослідники розробили менш дорогий і більш практичний некогерентний метод CGH. «Ця робота узгоджується з фокусом нашої лабораторії на обчислювальній візуалізації, дослідницькій галузі, присвяченій інноваційним оптичним системам візуалізації шляхом інтеграції оптики з інформатикою», — сказав Хорісакі. «Ми зосереджуємося на мінімізації оптичних компонентів і усуненні непрактичних вимог у звичайних оптичних системах».
Новий підхід пропускає світло від екрана через просторовий модулятор світла, який представляє кілька шарів повнокольорового 3D-зображення. Хоча це може здатися простим, це вимагало ретельного моделювання процесу некогерентного поширення світла від екрана, а потім використання цієї інформації для розробки нового алгоритму, який координував світло, що надходить від екрана пристрою, за допомогою одного просторового модулятора світла.
Голографічні зображення зі смартфона«Голографічні дисплеї, які використовують світло з низькою когерентністю, можуть забезпечити реалістичні 3D-дисплеї, потенційно зменшуючи витрати та складність», — сказав Шігемацу.
«Хоча кілька груп, включаючи нашу, продемонстрували голографічні дисплеї з використанням низькокогерентного світла, ми довели цю концепцію до крайності, використовуючи дисплей смартфона».
Щоб продемонструвати новий метод, дослідники створили двошарове оптичне відтворення повнокольорового 3D-зображення, відобразивши один голографічний шар на екрані iPhone 14 Pro, а другий — на просторовому модуляторі світла. Отримане зображення має розміри кількох міліметрів з кожного боку.
Зараз дослідники працюють над вдосконаленням технології, щоб вона могла відображати більші 3D-зображення з більшою кількістю шарів. Додаткові шари зроблять зображення більш реалістичними, покращуючи просторову роздільну здатність і дозволяючи об’єктам відображатися на різних глибинах або відстанях від глядача.
