Достижение более широких углов обзора для голографических 3D-дисплеев

Голографический 3D-дисплей — важная технология с прекрасными перспективами применения. Однако угол обзора голографических 3D-дисплеев в настоящее время ограничен существующими стратегиями. Эту серьезную проблему необходимо решить, прежде чем голографические 3D-дисплеи смогут широко использоваться.

В новой статье, опубликованной в журнале Light: Advanced Manufacturing, группа ученых под руководством профессора Цюн-Хуа Ванга из Университета Бэйхан разработала новый голографический 3D-дисплей с более широким углом обзора.

Существует множество способов расширить угол обзора голографического 3D-дисплея. Типичные подходы включают использование методов временного или пространственного мультиплексирования на основе пространственных модуляторов света (SLM). Однако эти методы имеют ограничения, такие как высокие требования к частоте обновления SLM, повышенная стоимость и сложность системы.

Другой подход заключается в управлении объемным спекл-полем для создания голографического трехмерного изображения. Этот метод потенциально может обеспечить угол обзора дисплея 60°. Кроме того, для увеличения угла обзора голографических систем отображения также использовались апериодические фотонные сита сверхвысокой емкости и устройства метаповерхности с возможностью субволновой модуляции.

Эти методы показали себя многообещающими в расширении угла обзора голографических 3D-дисплеев. Однако еще предстоит решить такие проблемы, как потребность в высокоскоростных SLM и потребность в компактных системах. Необходимы дальнейшие исследования для разработки голографических 3D-дисплеев с более широкими углами обзора и меньшими затратами.

Жидкокристаллические устройства открыли новые возможности для разработки голографических 3D-дисплеев. Эти устройства обладают преимуществами поляризационной селективности и регулируемого напряжения, которые можно использовать для расширения угла обзора голографических 3D-дисплеев.

Например, исследователи использовали решетки Даммана на основе жидкокристаллического полимера для расширения угла обзора голографических окологлазных 3D-дисплеев. Другие исследователи использовали жидкокристаллические линзы для создания голографических дисплеев с зумом. В 2022 году в системе голографического дисплея была использована перестраиваемая жидкокристаллическая решетка, а угол обзора системы достиг 57,4°.

Однако дифракция точек изображения в предложенной ранее системе не в полной мере достигала максимального дифракционного диапазона ПМС. Это означает, что в этой технологии еще есть возможности для совершенствования.

Предлагается система голографического 3D отображения с большим углом обзора. Ядро этой системы составляют ПМС, на которые загружена голограмма большого размера, и жидкокристаллическая решетка. Предложена схема максимальной дифракционной модуляции для увеличения угла обзора.

Для трехмерного объекта максимальная дифракционная полоса каждой точки изображения может быть получена путем определения эффективной площади обзора восстановленного изображения в условиях ограниченной дифракции SLM. На основе этого предложен метод расчета голограммы большого размера. Жидкокристаллическая решетка имеет специальную структуру, которая может обеспечить вторичную дифракцию реконструированного изображения для реализации непрерывного расширения голографического угла обзора.

Предложенная схема модуляции максимальной дифракции позволяет значительно увеличить угол обзора системы. Предложенный подход имеет достойный отображающий эффект и широкую перспективу применения.

В заключение предлагается система голографического 3D-дисплея с большим углом обзора. Метод состоит из двух ключевых компонентов: ПМС и жидкокристаллической решетки. Принимая максимальный угол дифракции ПМС как ограниченный диапазон дифракционной модуляции каждой точки изображения, можно получить голограмму объекта большого размера. Затем жидкокристаллическая решетка используется для выполнения вторичной дифракционной модуляции восстановленного изображения, что позволяет непрерывно расширять голографический угол обзора.

Теоретические и экспериментальные результаты показывают, что предлагаемая система обеспечивает большой угол обзора - 73,4°. Это значительно превосходит ранее предложенную голографическую систему 3D-дисплея , угол обзора которой составляет менее 60°. Ожидается, что предлагаемая система будет способствовать применению голографических 3D-дисплеев в широком спектре областей, таких как образование, развлечения и медицина.