Améliorer la qualitéLes écrans holographiques ont le potentiel de surpasser les autres technologies d'affichage 3D utilisées pour la réalité virtuelle et augmentée en permettant des écrans plus compacts, améliorant la capacité de l'utilisateur à focaliser ses yeux à différentes distances et offrant la possibilité de s'adapter aux utilisateurs qui portent des verres correcteurs. Cependant, la technologie n'a pas encore atteint la qualité d'image des technologies plus conventionnelles.

Pour les écrans holographiques, la qualité de l'image est limitée par un composant optique connu sous le nom de modulateur spatial de lumière à phase seule (SLM). Les SLM créent la lumière diffractée qui crée le motif d'interférence nécessaire pour former des images 3D visibles. Cependant, les SLM à phase seule typiquement utilisés pour l'holographie présentent une faible efficacité de diffraction qui dégrade considérablement la qualité de l'image observée, surtout le contraste de l'image.

Parce qu'il est difficile d'augmenter considérablement l'efficacité de diffraction des SLM, les chercheurs ont conçu une toute nouvelle architecture optique pour créer des images holographiques. Plutôt que d'utiliser un SLM monophasé comme la plupart des configurations, leur approche holographique de Michelson utilise deux SLM à phase seule.

"L'idée centrale de l'holographie de Michelson est d'interférer de manière destructive avec la lumière diffractée d'un SLM en utilisant la lumière non diffractée de l'autre, ", a déclaré Kim. "Cela permet à la lumière non diffractée de contribuer à former l'image plutôt que de créer des taches et d'autres artefacts."

Optimiser l'image Les chercheurs ont combiné ce nouvel arrangement matériel avec une procédure d'optimisation de caméra dans la boucle (CITL) qu'ils ont modifiée pour leur configuration optique. L'optimisation CITL est une approche informatique qui peut être utilisée pour optimiser directement un hologramme ou pour entraîner un modèle informatique basé sur un réseau de neurones.

CITL a permis aux chercheurs d'utiliser une caméra pour capturer une série d'images affichées. Cela signifiait qu'ils pouvaient corriger de petits désalignements du système optique sans utiliser d'appareils de mesure précis.

"Une fois le modèle informatique formé, il peut être utilisé pour déterminer avec précision à quoi ressemblerait une image capturée sans la capturer physiquement, " a déclaré Kim. " Cela signifie que l'ensemble de la configuration optique peut être simulé dans le cloud pour effectuer une inférence en temps réel de problèmes de calcul lourds avec le calcul parallèle. Cela pourrait être utile pour calculer un hologramme généré par ordinateur pour une scène 3-D compliquée, par exemple."

Les chercheurs ont testé leur nouvelle architecture holographique Michelson à l'aide d'une configuration optique de paillasse dans leur laboratoire. Ils l'ont utilisé pour afficher plusieurs images holographiques 2D et 3D, qui ont été enregistrées avec une caméra conventionnelle. La démonstration a montré que l'affichage holographique à double SLM avec étalonnage CITL offre une qualité d'image nettement meilleure que les approches holographiques générées par ordinateur existantes.

Rendre le nouveau système pratique nécessiterait de traduire la configuration de la paillasse en un système suffisamment petit pour être intégré à un système portable de réalité augmentée ou virtuelle. Les chercheurs soulignent que leur approche de co-conception de matériel et de logiciels pourrait être utile pour améliorer d'autres applications d'affichages informatiques et d'imagerie informatique en général.