一種全彩3D 顯示方法顯示出增強擴增實境和虛擬實境體驗的潛力。科學家們創造了一種利用智慧型手機螢幕而不是雷射產生三維全彩全像影像的方法。隨著技術的進一步發展，這項創新技術有望成為擴增實境或虛擬實境顯示器。

東京大學的研究小組介紹了一種利用智慧型手機生成全像影像的實用、經濟高效的方法，旨在簡化和增強虛擬實境和擴增實境的3D 顯示效果，同時避免雷射系統的缺點。

無論擴增實境和虛擬實境顯示器是用於遊戲、教育或其他應用，結合3D 顯示器都能創造出更逼真和互動的使用者體驗。

來自日本東京大學的研究小組組長Ryoichi Horisaki 說：”儘管全息技術可以創建出非常逼真的物體3D 呈現，但傳統方法並不實用，因為它們依賴於雷射源。雷射發出的相干光易於控制，但卻使系統變得複雜、昂貴，而且有可能對眼睛造成傷害。”

在Optica 出版集團的《光學快報》（Optics Letters）雜誌上，研究人員介紹了他們基於電腦生成全像技術（CGH）的新方法。由於他們開發的一種新演算法，他們只需使用一部iPhone 和一種名為空間光調製器的光學元件，就能再現由兩個全像層組成的三維彩色影像。

研究人員開發出一種三維全彩顯示方法，利用智慧型手機螢幕而不是雷射來創建全像影像。圖為他們的實驗結果，其中可以觀察到從第一層到第二層的連續過渡。圖片來源：東京大學Ryoichi Horisaki

“我們相信，在未來的視覺介面和3D 顯示應用中，這種方法最終將有助於最大限度地減少光學元件、降低成本和減少對眼睛的潛在傷害，”論文第一作者Otoya Shigematsu 說。 “更具體地說，它有可能提高近眼顯示器的性能，例如高階VR頭顯中使用的近眼顯示器。”

更實用的方法

雖然CGH 使用演算法產生影像，但通常需要雷射發出的相干光來顯示這些全像圖。在先前的研究中，研究人員發現，白色晶片板發光二極體發出的時空非相干光可用於CGH。然而，這種裝置需要兩個空間光調製器–控制光波面的設備–由於價格昂貴而不切實際。

在這項新研究中，研究人員開發了一種成本更低、更實用的非相干CGH 方法。 Horisaki 說：「這項工作與我們實驗室對計算成像的關注不謀而合，計算成像是一個致力於透過將光學與資訊科學相結合來創新光學成像系統的研究領域。我們致力於最大限度地減少光學元件，消除傳統光學系統中不切實際的要求。”

圖為第一作者重松大彌在實驗室中使用的光學實驗裝置。資料來源：Ryoichi Horisaki，東京大學

新方法透過空間光調製器傳遞來自螢幕的光線，從而呈現多層次的全彩三維影像。雖然這看似簡單，但卻需要對螢幕的非相干光傳播過程進行仔細建模，然後利用這些資訊開發出一種新演算法，將來自設備螢幕的光線與單一空間光調製器協調起來。

重松說：”使用低相干光的全像顯示器可以實現逼真的三維顯示，同時有可能降低成本和複雜性。儘管包括我們在內的幾個小組已經展示了使用低相干光的全像顯示器，但我們透過使用智慧型手機顯示器將這一概念發揮到了極致。”

為了展示這種新方法，研究人員在iPhone 14 Pro 的螢幕上顯示了一層全像影像，並在空間光調製器上顯示了第二層全像影像，從而製作出了雙層光學再現全彩3D 影像。生成的圖像每邊的尺寸為幾毫米。

研究人員目前正在努力改進這項技術，使其能夠顯示更大、層次更多的3D 影像。更多層次可以提高空間分辨率，使物體在不同深度或距離觀看者更遠的地方出現，從而使影像看起來更逼真。

編譯自: ScitechDaily