研究人員開發(fā)了一種創(chuàng)建動態(tài)超高密度3D全息投影的新方法。通過將更多細(xì)節(jié)打包到3D圖像中，這種類型的全息圖可以真實地再現(xiàn)我們周圍的世界，用于虛擬現(xiàn)實和其他應(yīng)用。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究團(tuán)隊負(fù)責(zé)人龔雷說："3D全息圖可以呈現(xiàn)具有連續(xù)精細(xì)特征的真實3D場景。對于虛擬現(xiàn)實，我們的方法可以與基于耳機(jī)的全息顯示器一起使用，以大大提高視角，從而增強(qiáng)3D觀看體驗。它還可以在不需要耳機(jī)的情況下提供更好的3D視覺效果。”

產(chǎn)生逼真的3D物體全息顯示需要將具有高像素分辨率的圖像投影到大量緊密間隔的連續(xù)平面或?qū)由稀＿@實現(xiàn)了高深度分辨率，這對于提供使全息圖看起來是三維的深度線索很重要。

在光學(xué)出版集團(tuán)的高影響力研究期刊Optica中，龔的團(tuán)隊和新加坡國立大學(xué)的 Chengwei Qiu的研究團(tuán)隊描述了他們的新方法，稱為三維散射輔助動態(tài)全息術(shù) (3D-SDH)。他們表明，它可以實現(xiàn)比多平面全息投影的最先進(jìn)方法高出三個數(shù)量級以上的深度分辨率。

研究人員說：“我們的新方法克服了當(dāng)前數(shù)字全息技術(shù)中長期存在的兩個瓶頸——低軸向分辨率和高晶面串?dāng)_——這兩個瓶頸阻礙了全息圖的精細(xì)深度控制，從而限制了3D顯示器的質(zhì)量。我們的方法還可以通過允許在全息圖中加密更多數(shù)據(jù)來改進(jìn)基于全息圖的光學(xué)加密。”

制作更詳細(xì)的全息圖

創(chuàng)建動態(tài)全息投影通常包括使用空間光調(diào)制器（SLM）來調(diào)制光束的強(qiáng)度和/或相位。然而，今天的全息圖在質(zhì)量方面是有限的，因為當(dāng)前的SLM技術(shù)只允許將少數(shù)低分辨率圖像投影到具有低深度分辨率的散射平面上。

為了克服這個問題，研究人員將SLM與漫射器相結(jié)合，使多個圖像平面能夠以更小的數(shù)量分開，而不受 SLM 屬性的限制。通過抑制平面之間的串?dāng)_并利用光的散射和波前整形，該設(shè)置可實現(xiàn)超高密度 3D 全息投影。

為了測試這種新方法，研究人員首先使用模擬來表明，它可以在每個平面之間產(chǎn)生更小的深度間隔的3D重建。例如，他們能夠在一張1000×1000像素的全息圖中投影一個3D火箭模型，該模型具有125個連續(xù)的圖像平面，深度間隔為0.96毫米，而使用另一種最近開發(fā)的方法，即基于隨機(jī)矢量的計算機(jī)生成全息術(shù)，則具有32個深度間隔為3.75毫米的圖像平面。

為了通過實驗驗證這個概念，他們構(gòu)建了一個原型 3D-SDH 投影儀來創(chuàng)建動態(tài) 3D 投影，并將其與 3D 菲涅耳計算機(jī)生成全息術(shù)的傳統(tǒng)最先進(jìn)設(shè)置進(jìn)行了比較。他們表明，3D-SDH的軸向分辨率比傳統(tǒng)對應(yīng)物提高了三個數(shù)量級以上。

研究人員展示的3D全息圖都是點云3D圖像，這意味著它們無法呈現(xiàn)3D物體的實體。最終，研究人員希望能夠用全息圖投影一組3D物體，這需要更高像素數(shù)的全息圖和新的算法。