由光学学会 迈克尔逊全息术在图像质量、对比度和散斑减少方面比所有其他传统方法都有显著提高，如幼稚的散斑衍射
信用:金钟铉，英伟达，斯坦福大学 研究人员开发了一种新的方法来提高全息显示器的图像质量和对比度
这项新技术有助于改善虚拟和增强现实应用中的近眼显示器
科技公司英伟达和斯坦福大学的研究小组成员金钟铉说:“增强现实和虚拟现实系统通过提供用户和数字世界之间的无缝接口，将对我们的社会产生变革性的影响。”
“全息显示器可以通过改善用户体验和实现更紧凑的设备来克服这些系统仍然存在的一些最大挑战
" 在《光学学会》杂志上，研究人员描述了他们新的全息显示技术——迈克尔逊全息术
这种方法将迈克尔逊干涉测量法启发的新光学装置与最近的软件开发相结合
该装置产生制作数字全息图所需的干涉图案
“虽然我们最近在机器学习驱动的计算机生成全息术方面取得了巨大的进步，但这些算法从根本上受到底层硬件的限制，”金说
“我们共同设计了一种新的硬件配置和一种新的算法来克服其中的一些限制，并展示了最先进的结果
" 来自两个空间光调制器的非衍射光自然会产生条纹图案
环路中的摄像机算法迭代地优化两个相位模式以创建目标图像
信用:金钟铉，英伟达，斯坦福大学 提高质量全息显示器有潜力超越用于虚拟和增强现实的其他三维显示技术，实现更紧凑的显示，提高用户将眼睛聚焦在不同距离的能力，并为佩戴矫正镜片的用户提供调整能力
然而，该技术还没有达到更传统技术的图像质量
对于全息显示器，图像质量受到称为纯相位空间光调制器的光学组件的限制
空间光调制器产生衍射光，形成形成可见三维图像所需的干涉图案
然而，通常用于全息术的纯相位空间光调制器显示出低衍射效率，这显著降低了观察到的图像质量，尤其是图像对比度
因为很难大幅提高空间光调制器的衍射效率，研究人员设计了一种全新的光学架构来创建全息图像
他们的迈克尔逊全息术方法不是像大多数装置那样使用单一的纯相位空间光调制器，而是使用两个纯相位空间光调制器
“迈克尔逊全息术的核心思想是利用一个空间光调制器的非衍射光破坏性地干涉另一个空间光调制器的衍射光，”金说
这使得非衍射光有助于形成图像，而不是产生斑点和其他伪影
" 研究人员使用环中相机优化过程来改善全息图像
顶部图像显示了通过优化过程获得的捕获的近焦平面和远焦平面图像，而底部图像显示了用于创建全息图的两个相位图像
信用:金钟铉，英伟达，斯坦福大学 优化图像研究人员将这种新的硬件配置与他们为光学设置修改的环中相机(CITL)优化程序相结合
CITL优化是一种计算方法，可用于直接优化全息图或基于神经网络训练计算机模型
CITL允许研究人员使用照相机捕捉一系列显示的图像
这意味着他们可以在不使用任何精确测量设备的情况下校正光学系统的微小失调
“一旦计算机模型被训练好，它就可以被用来精确地计算出一幅捕获的图像会是什么样子，而不需要物理地捕获它，”金说
“这意味着可以在云中模拟整个光学设置，以便利用并行计算对计算量大的问题进行实时推理
例如，这对于为复杂的三维场景计算计算机生成的全息图可能是有用的
" 研究人员在实验室使用台式光学装置测试了他们新的迈克尔逊全息结构
他们用它来显示几幅二维和三维全息图像，这些图像是用传统相机记录的
演示表明，具有CITL校准的双空间光调制器全息显示器提供了比现有的计算机生成全息图方法明显更好的图像质量
要使新系统变得实用，需要将台式装置转换成一个足够小的系统，以便集成到可穿戴的增强或虚拟现实系统中
研究人员指出，他们共同设计硬件和软件的方法可能有助于改善计算显示和计算成像的其他应用
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