Véritables écrans holographiques utilisant la technologie d'affichage actuelle

La technologie d'affichage holographique 3D repose sur la reproduction fidèle du champ d'ondes émis par un objet ou une scène sous éclairage. En théorie, cette technologie devrait offrir à l'observateur une immersion parfaite, incluant tous les indices de profondeur pertinents, un angle de vision de 180 degrés et une grande profondeur de champ. Cependant, dans les applications pratiques, les affichages holographiques dynamiques sont confrontés à de nombreuses limitations, notamment en termes de taille d'affichage et d'angle de vision, qui proviennent de la limitation du nombre de pixels disponibles. Pour reproduire la structure fine d'un hologramme sur la surface macroscopique d'un écran, il faut un grand nombre de pixels.

Ces dernières années, de nombreuses études ont tenté de résoudre ce problème, notamment par le multiplexage temporel d'hologrammes partiels, des supports holographiques réinscriptibles, le multiplexage temporel ou spatial de modulateurs de champ lumineux (SLM) et l'acheminement de données holographiques vers les consommateurs par projection. Des globes oculaires et d'autres méthodes. Malgré cela, il n'existe actuellement aucune méthode permettant d'obtenir un affichage de données holographiques au débit vidéo et de fournir simultanément un effet d'affichage à grand angle de vision dans des tailles d'écran traditionnelles. D'autres méthodes, telles que l'imagerie intégrale ou les stéréogrammes holographiques, bien que capables de reproduire des effets visuels dépendants de la perspective, souffrent souvent d'une faible résolution ou d'une plage de profondeur limitée.

Le principal problème mis en évidence est le grand nombre de pixels nécessaires pour reproduire avec précision un champ d'ondes holographique, ce qui peut constituer un obstacle à la réalisation d'affichages holographiques de grande qualité et à grande échelle. Le passage propose une solution basée sur des pixels fonctionnels, où le champ d'ondes est décomposé en segments locaux qui sont approximés par des polynômes, réduisant ainsi le besoin d'une matrice de pixels étendue.

Pour décomposer les points clés :

1. Affichages holographiques et limitations de pixels :

   • Les hologrammes nécessitent un grand nombre de pixels pour recréer les détails fins et les indices de profondeur qui contribuent à leur apparence réaliste. Le défi est que les écrans actuels ne peuvent pas gérer la complexité de la génération d'hologrammes dynamiques, à grande échelle et à haute résolution en temps réel en raison de ces limitations.

2. Approches pour surmonter le problème des pixels :

   • Diverses stratégies ont été explorées pour remédier à ces limitations, telles que le multiplexage temporel et spatial, les affichages montés sur la tête et les approches proches de l'œil, mais aucune n'a pleinement réussi à offrir un affichage holographique à grande échelle, de haute qualité et à débit vidéo avec un grand angle de vision.

3. Pixels fonctionnels :

   • La nouvelle approche proposée dans cet article implique des pixels fonctionnels : ces pixels peuvent représenter des champs d'ondes entiers (comme une distribution de phase linéaire) plutôt que de simples points lumineux individuels. En utilisant des dispositifs tels que des réseaux de micro-miroirs (MMA), qui peuvent incliner, basculer et déplacer des miroirs individuels, le nombre de pixels requis peut être considérablement réduit tout en reproduisant les données holographiques essentielles.

4. Segmentation polynomiale des champs d'ondes :

   • Au lieu d'essayer de représenter l'hologramme complet au niveau du pixel, l'idée est d'approximer des portions du champ d'ondes à l'aide de polynômes. Cette technique permet de réduire le produit espace-bande passante (SBP) sans compromettre de manière significative la qualité de l'affichage holographique.

5. Exemple pratique et test :

   • Les auteurs présentent une méthode de décomposition du champ d'ondes holographique en segments d'ondes planes et testent la qualité de la reconstruction pour différents niveaux de segmentation. Ils prévoient également de valider expérimentalement la méthode à l'aide de modulateurs spatiaux de lumière (SLM), qui peuvent moduler la phase et permettre des comparaisons entre le champ d'ondes approximatif et le champ d'ondes réel.

Applications potentielles et défis :

• Applications : Cette approche pourrait être particulièrement utile dans des domaines tels que les écrans 3D immersifs, la réalité augmentée (AR) et la réalité virtuelle (VR), où de grands hologrammes de haute qualité sont essentiels.
• Défis : Le succès de la méthode dépendra de la capacité à approximer avec précision les champs d'ondes tout en conservant une grande fidélité visuelle. L'utilisation de pixels fonctionnels nécessite un calibrage et des tests minutieux pour garantir que la modulation de phase ne dégrade pas la qualité des hologrammes reconstruits.