近日,瓏璟光電光學(xué)研發(fā)團(tuán)隊(duì),與北航顯示與成像研究室合作,基于白光照明,設(shè)計(jì)了一套緊湊的近眼顯示系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了清晰的、無散斑噪點(diǎn)的動(dòng)態(tài)彩色3D近眼顯示。其研究成果被美國光學(xué)學(xué)會(huì)主辦的權(quán)威期刊Optics Express接收(iF:3.56, top 2),題為“Full color computer generated holographic near-eye display based on white light illumination”(基于白光照明、計(jì)算機(jī)生成的全彩全息近眼顯示)。
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全息3D顯示是基于衍射成像的真三維顯示技術(shù)。一般情況下全息3D顯示需要使用激光作為光源照明全息圖實(shí)現(xiàn)單色或彩色3D顯示,由于激光的相干性原因,再現(xiàn)像存在比較嚴(yán)重的散斑噪點(diǎn)。
使用非相干的白光照明全息圖可實(shí)現(xiàn)無散斑噪點(diǎn)的全息3D顯示,但成像的深度會(huì)減少到若干厘米的范圍。對于近眼顯示而言,成像深度減少不再是弊端,全息3D顯示所成的實(shí)像可通過目鏡系統(tǒng)再次放大成像于遠(yuǎn)處,因此白光照明的全息3D顯示在近眼顯示領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
實(shí)現(xiàn)白光照明的全息有三種:體全息、像面全息與彩虹全息。瓏璟光電與北航顯示與成像研究室通過頻域分析的方法,驗(yàn)證了在現(xiàn)有4K分辨率LCoS的條件下,實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)彩色彩虹全息近眼顯示的可行性問題,并提出了實(shí)現(xiàn)2D彩色全息圖和3D彩色全息圖的快速算法。首次將彩虹全息的思想應(yīng)用于全彩色動(dòng)態(tài)近眼顯示領(lǐng)域,設(shè)計(jì)了一套緊湊的近眼顯示系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了清晰的、無散斑噪點(diǎn)的動(dòng)態(tài)彩色3D近眼顯示。該技術(shù)有望應(yīng)用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能頭盔或眼鏡中,實(shí)現(xiàn)無輻輳調(diào)節(jié)沖突的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)3D近眼顯示。
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【延申閱讀】
實(shí)現(xiàn)白光照明的全息有三種:體全息、像面全息與彩虹全息。體全息是在感光材料內(nèi)部曝光形成的“復(fù)雜的3D光柵”。白光照明時(shí),滿足布拉格條件的波長和照明方向的光能夠被衍射成像。由于沒有一個(gè)顯示器件能夠直接實(shí)現(xiàn)體光柵的刷新,實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)體全息三維顯示目前尚不可行。像面全息指的是三維物體與全息圖距離非常近時(shí)記錄的全息圖,白光照明時(shí)的色散不嚴(yán)重,可以進(jìn)行灰度的3D顯示或配合R、G、B的LED光源時(shí)序彩色3D顯示,實(shí)現(xiàn)時(shí)序彩色顯示的系統(tǒng)復(fù)雜,成本高。彩虹全息通過限制縱向色模糊可實(shí)現(xiàn)彩色3D顯示,滿足一定程度光譜的縱向擴(kuò)展需要全息圖具有比較高的空間頻率,因此傳統(tǒng)的彩色彩虹全息圖均為通過光刻技術(shù)制造的高分辨率靜態(tài)全息圖,僅能實(shí)現(xiàn)靜態(tài)彩色3D顯示。實(shí)現(xiàn)直接白光照明的動(dòng)態(tài)彩色彩虹全息3D顯示并以此來解決增強(qiáng)顯示頭盔或眼鏡中的輻輳問題是全息顯示技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。
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