研究人員已經開發出一種生產動態超高密度三維全息投影的新方法。這種尖端的全息技術能夠將更多的細節融入到三維圖像中，有可能導致對世界更真實的描述，用於虛擬現實和其他各種應用。

“三維全息圖可以呈現具有連續和精細特徵的真實三維場景，”領導中國科技大學研究團隊的龔磊說。”對於虛擬現實，我們的方法可以與基於頭盔的全息顯示器一起使用，以大大改善視角，這將增強3D觀看體驗。它還可以在不需要頭盔的情況下提供更好的3D視覺效果”。

創建一個逼真的全息顯示器需要將高分辨率的圖像投射到緊密排列的多層上，這個過程產生了高深度的分辨率，這對於提供全息圖看起來是三維的必要深度感知是至關重要的。

新的三維散射輔助動態全息方法通過將高分辨率的圖像投射到間隔緊密的平面上（a）來創建數字全息圖，實現了比傳統全息技術更真實的表現（b）。資料來源：中國科學技術大學，龔磊

在Optica出版集團的高影響力研究雜誌《Optica》上，龔磊的團隊和新加坡國立大學邱成偉的研究團隊描述了他們的新方法，稱為三維散射輔助動態全息技術（3D-SDH）。他們表明，它可以實現比最先進的多平面全息投影方法大三個數量級以上的深度分辨率。

“我們的新方法克服了當前數字全息技術中長期存在的兩個瓶頸–低軸向分辨率和高平面間串擾–它們阻礙了全息圖的精細深度控制，從而限制了三維顯示的質量，”龔說。”我們的方法還可以通過允許在全息圖中加密更多的數據來改進基於全息圖的光學加密。”

創建動態全息投影通常涉及使用空間光調製器（SLM）來調製光束的強度和/或相位。然而，今天的全息圖在質量上是有限的，因為目前的SLM技術只允許將一些低分辨率的圖像投射到具有低深度分辨率的獨立平面。

為了克服這個問題，研究人員將一個SLM與一個擴散器結合起來，使多個圖像平面以更小的數量分開，而不受SLM特性的限制。通過抑制平面之間的串擾，利用光的散射和波前整形，這個裝置可以實現超高密度的三維全息投影。

研究人員用他們的新方法模擬了火箭的全息表現[圖示為（a），點雲模型為（b）]。由基於隨機矢量的計算機生成全息（RV-CGH）方法投影的三維火箭的體積渲染圖像顯示在（c）中，使用的是單個1000×1000像素的全息圖。三維投影由32幅圖像表示，深度間隔為3.75毫米。3D-SDH投影的物體的體積渲染圖像顯示在（d）中。125個均勻距離為0.96毫米的圖像平面同時從一個1000×1000像素的全息圖上投影出來。(eg)中顯示了具有不同視角的模擬三維火箭的體積渲染圖像。

為了測試這種新方法，研究人員首先用模擬顯示，它可以產生每個平面之間深度間隔更小的三維重建。例如，他們能夠在一張1000×1000像素的全息圖中以0.96毫米的深度間隔投射出125個連續圖像平面的三維火箭模型，而使用最近開發的另一種被稱為基於隨機矢量的計算機生成全息術的方法，則有32個圖像平面，深度間隔為3.75毫米。

為了在實驗中驗證這一概念，他們建立了一個3D-SDH原型投影儀來創建動態3D投影，並將其與傳統的最先進的3D菲涅爾計算機生成全息術設置進行了比較。他們表明，3D-SDH在軸向分辨率上比傳統的對應設備提高了三個數量級以上。

研究人員展示的3D全息圖都是點雲式3D圖像，這意味著它們不能呈現3D物體的實體。最終，研究人員希望能夠用全息圖投射出三維物體的集合，這將需要更高像素的全息圖和新算法。