斯坦福大学采用双相位SLM改善全息显示的图像质量

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提高全息图像的质量和对比度

映维网 2021年02月02日)根据早前发布的一份论文,英伟达和斯坦福大学的研究人员开发了一种旨在提高全息图像质量和对比度的方法,而这项新技术将有助于改善用于虚拟现实和增强现实的近眼显示器。

团队指出:“增强现实和虚拟现实系统能够在用户和数字世界之间提供无缝的接口,而这将对我们的社会产生变革性的影响。”

在发布于《Optica》期刊的论文中,研究人员介绍了一种名为了“Michelson Holography迈克尔逊全息术”的全新技术。所述方法涉及受迈克尔逊干涉仪启发的全新光学组件和新开发的软件算法,从而产生构建数字全息图所需的干涉图样。

相关论文Michelson Holography: Dual-SLM Holography with Camera-in-the-loop Optimization

对于全息显示,图像质量受到纯相位空间光调制器(SLM)的限制。SLM产生衍射光,以提供形成可见3D图像所需的干涉图样。但是,通常用于全息术的纯相位SLD存在低衍射效率的问题,从而显著降低了可见图像的质量,尤其是图像对比度方面。

可以看出,迈克尔逊全息术的图像质量要优于Naïve SGD等其他方法

针对这个问题,研究人员设计了一种全新的光学结构来产生全息图像。与大多数采用单相位SLM的大多数设备不同,迈克尔逊全息术包含双相位SLM。

研究人员指出:“迈克尔逊全息术的核心是,利用另一个SLM的未散射光对一个SLM的衍射光进行破坏性干涉。未散射光有助于形成图像,而不是产生斑点和其他伪影。”

为了优化图像,研究人员将这种全新的硬件配置与camera-in-the-loop(CITL)优化程序相结合。

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CITL允许研究人员使用摄像头捕捉一系列显示的图像。这意味着他们可以在不使用任何精密测量设备的情况下修正光学系统的微小误差。

团队表示:“一旦经过训练,计算机模型就可以准确地计算出图像的样式,无需实际拍摄。这意味着整个光学组件可以在云中进行模拟,以便通过并行计算来对问题进行实时推断。这有助于计算复杂3D场景的计算机生成全息图。”

利用CITL优化迭代图像质量

在实验室里,研究人员通过台式光学装置测试了这个迈克尔逊全息结构,用它来显示二维和三维全息图像。实验结果表明,采用CITL标定的双相位SLM全息显示器拥有更高的图像质量。

当然,为了提高新系统的实用性,研究人员接下来需要将小型化台式装置,以便将其集成到可穿戴式增强现实或虚拟现实系统之中。

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