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裸眼动态 3D 清楚,是东谈主类求之不得的清楚本事。自 1956 年全息术发明以来,东谈主们一直敬佩光学全息是完了真三维清楚的理念念途径。 为完了传神的三维清楚,必须创建一个具有全深度调控的、可完了高密度多平面投影的三维全息图。 关于动态全息投影来说,它每每依赖空间光调制器来调制光场,进而重构物体的图像信息。全息图深度信息的调控能力越强,灵验投影的平面密度越高,东谈主眼不雅测到的重构物体图像就越传神。 然则,即使领受首先进的空间光调制器,现在策划全息图的深度调控能力也相配有限。此外,不同深度的平面投影图像之间的强串扰,进一步缩短了全息投影的质料。 因此,投影平面的深度划分率低、以及平面间图像串扰大,成为产生传神三维全息图的两个关节截至成分。 基于此,中科大教讲课题组建议了一种三维散射提拔动态全息术(Three-dimensional scattering-assisted dynamic holography, 3D-SDH),具有超细精度调控、动态投影、偏振复用等功能。 ![]() 图 | 龚雷(来源:) 接头中,该团队领受了一个肤浅的加法:1+H。H 代表全息图,1 就是一个平面波,经过散射介质之后在解放空间传输。就像魔法雷同,走到那处就能摒除哪个平面的串扰。“这是一个何等肤浅而优好意思的决策。虽然,它背后是光场干系性的物理旨趣。”说。 在实验之中,开端他们只是念念尝试投影三维强度图像。这一念念法来自于这么一个启发:当使用电影院的 3D 眼镜时,通过它的两只镜片不错看到不同偏振的图像。这时东谈主脑会合成三维图像,但是咱们却看不到图像里面的三维结构。 于是,课题组产生了一个很挑升义的念念法:是否有目的让两只眼睛看到不同的三维图像?这么一来,东谈主脑合成的图像就是领有三维里面结构的物体。 骨子上,全息投影是探讨光场的精准重构,两者具有空洞的干系。为此,他和团队建议来散射提拔的三维矢量全息投影递次,旨趣上只是使用相位型全息图,就能完了动态三维矢量全息投影。 为惩办上述两个问题,课题组引入光学散射特点,借此糟塌了空间光调制器的空间频率调控极限。同期,将散射平面波的迅速相位,重复在每个投影平面缩短光场干系性。 至此,他们从物理旨趣上找到了惩办三维策划全息深度调控瓶颈的决策。 下一步则要惩办三维全息图策划问题,其中波及到如安在散射条目下光学重构三维显然图像。 他们先给出了全息图抒发式,并设策划法完了全息图的快速策划生成,进而领受数值模拟的递次考据该决策的可行性。 终末一步则是进行实验考据,包括假想三维散射全息投影的安装、实验假想和三维高密度全息投影的实验演示等。在模拟实验中,他们以全息投影的神色,展示了一个笼中兔子的三维模子。 此前,在三维全息重构经过中,归并束光需要穿过系数投影平面,这时靠近一个迂回即是若何阻拦每个平面上的串扰和光学噪声,而本次使命见效惩办了这一问题。 在使用该本事时,设立光散射效应不错糟塌传统菲涅尔全息投影本事的深度调控截至,在轴上划分率上大概完了 3 个数目级的提高。 与此同期,平面间串扰也能获取极大阻拦,从而完了超高密度的三维动态全息投影。而况,只使用相位型全息图就能完了动态三维矢量全息投影。 通过将更多深度信息融入到策划全息图中,不错更传神地重构三维图像,改日有望用于立体清楚、投影光刻、光信息存储、光学微操控和生物显微成像等。尤其是用于诬捏或增强施行限制时,不错带来东谈主机交互、互动式训诲和文娱等潜在利用。 日前,干系论文以《Ultrahigh-density 3D holographic projection by scattering-assisted dynamic holography》()为题发在 Optica 上,YuPanpan 是第一作家,担任通信作家。 图 | 干系论文(来源:Optica) 另据悉,本次接头仅完了了 3D 点云化场景全息再现。该团队的最终探讨是全息投影聚合分散的 3D 物体。聚合分散的三维物体包含的信息相配大,现在的数字全息图样式数有限,重构三维图像的复杂性仍然有限。 投影复杂 3D 场景需要更高像素划分率的全息图。另外,当图像越复杂的时辰,生周到息图的耗时也就越久,这亦然生成传神三维全息图所靠近的紧要挑战。 因此,他们将设立新的算法来提高高划分率全息图的策划速率,举例深度学习的全息图策划递次。另外,其还假想提高硬件设置、优化散射介质假想,领受 4K 划分率的空间调制器联结特等加工的散射介质,提高 3D 全息投影图像的质料。 参考尊府: 1.Yu, P., Liu, Y., Wang, Z., Liang, J., Liu, X., Li, Y., ... & Gong, L. (2023). Ultrahigh-density 3D holographic projection by scattering-assisted dynamic holography. Optica, 10(4), 481-490. 运营/排版:何晨龙 |