Neue Methode zur Herstellung realistischer Hologramme könnte die virtuelle Realität verbessern

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Jun 03, 2023

Neue Methode zur Herstellung realistischer Hologramme könnte die virtuelle Realität verbessern

Optica Mit dem Abonnement stimmen Sie unseren Nutzungsbedingungen und Richtlinien zu. Sie können sich jederzeit abmelden. Forscher der University of Science and Technology of China haben eine neue Methode dafür entwickelt

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Forscher der University of Science and Technology of China haben eine neue Methode zur Erstellung realistischer holografischer 3D-Projektionen entwickelt, die drei Größenordnungen besser ist als der aktuelle Stand der Technik.

Die Studie über die Ultrahochdichtemethode zur Herstellung realistischer Hologramme wurde in der Fachzeitschrift Optica veröffentlicht. Unter der Leitung von Lei Gong entwickelte das Team einen neuen Ansatz für die Holografie, der einige der langjährigen Einschränkungen aktueller digitaler holografischer Techniken überwindet. Durch die Kombination eines herkömmlichen räumlichen Lichtmodulators mit einem Diffusor war das Team in der Lage, mehrere Bildebenen um einen viel kleineren Betrag zu trennen, ohne durch die Eigenschaften des räumlichen Lichtmodulators (SLM) eingeschränkt zu sein. Diese bahnbrechende Methode hat das Potenzial, den Bereich der Holographie zu revolutionieren und in einer Reihe von Branchen für immersivere und lebensechtere Erlebnisse zu sorgen.

Laut Gong überwindet die neue Methode mit ultrahoher Dichte „zwei seit langem bestehende Engpässe aktueller digitaler holographischer Techniken – niedrige axiale Auflösung und hohes Interplane-Crosstalk –, die eine feine Tiefenkontrolle des Hologramms verhindern und somit die Qualität der 3D-Anzeige einschränken.“ Die Forscher verwendeten einen Diffusor, um mehrere Bildebenen um einen kleineren Betrag zu trennen, ohne durch die Eigenschaften eines räumlichen Lichtmodulators (SLM) eingeschränkt zu werden.

In einer Simulation konnten die Forscher ein 3D-Raketenmodell mit 125 aufeinanderfolgenden Bildebenen mit einem Tiefenintervall von 0,96 mm in einem einzigen 1000×1000-Pixel-Hologramm projizieren, verglichen mit 32 Bildebenen mit einem Tiefenintervall von 3,75 mm bei einem anderen modernster Holographie-Ansatz. Die Forscher bauten außerdem einen Prototyp eines 3D-SDH-Projektors und verglichen ihn direkt mit einer anderen hochmodernen Methode, die als „computergenerierte 3D-Fresnel-Holographie“ bekannt ist. Der 3D-SDH erreichte eine axiale Auflösung von mehr als „drei Größenordnungen“ gegenüber dem herkömmlichen Gegenstück.

Die Forscher stellten fest, dass es sich bei allen Hologrammen, die sie in ihren Experimenten demonstrierten, um Punktwolkenbilder handelte, was bedeutet, dass sie keinen „festen Körper“ eines 3D-Objekts darstellen können, sondern lediglich eine viel dichtere holografische Projektion als derzeit verfügbar. Dennoch wollen die Forscher ihre Methode verbessern und verfeinern, bis sie eine Sammlung realistisch aussehender 3D-Objekte projizieren können.

Das neue Verfahren, die dreidimensionale streuungsunterstützte dynamische Holographie (3D-SDH), könnte sowohl in virtuellen als auch in realen Anwendungen eingesetzt werden. Es könnte das 3D-Seherlebnis in Headset-basierten holografischen Displays verbessern, bessere 3D-Visualisierungen ohne Headset ermöglichen und die holografiebasierte optische Verschlüsselung verbessern, indem mehr Daten im Hologramm verschlüsselt werden könnten.

Die Entwicklung dieser Methode mit ultrahoher Dichte zur Herstellung realistischer Hologramme hat das Potenzial, das Gebiet der Holographie zu revolutionieren. Es könnte in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden, von Virtual-Reality-Anzeigen bis hin zur optischen Verschlüsselung. Darüber hinaus planen die Forscher, ihre Methode weiter zu verfeinern, um die Projektion von Sammlungen von 3D-Objekten statt nur einzelner Objekte zu ermöglichen.

Diese Technologie könnte mit weiteren Fortschritten alltäglich werden und den Menschen in verschiedenen Branchen immersivere und lebensechtere Erlebnisse bieten.