Исследователи изобрели устройство, достаточно маленькое, чтобы поместиться в обычные очки, и способное решить давнюю проблему голографических дисплеев, что теоретически может привести к созданию самых реалистичных голограмм на свете.
Обычно голограммы создаются с помощью проекционных устройств, называемых пространственными световыми модуляторами (SLM). Свет проходит через устройство так, чтобы изменить форму световой волны на определённом расстоянии, создавая видимую поверхность.
Но поскольку SLM изготавливаются по технологии жидкокристаллических/кремниевых (LCoS) дисплеев, современная технология голограмм подходит для узких полей зрения, таких как плоский экран или небольшая область просмотра (например, небольшой объект). Зритель должен располагаться внутри узкого угла обзора — где-нибудь за его пределами свет обычно слишком сильно преломляться, что делает его невидимым.
Можно расширить угол, в пределах которого изображение остаётся чётким, но при этом теряется качество, поскольку текущая технология LCoS не имеет достаточного количества пикселей, чтобы поддерживать изображение на более широком поле. Это означает, что голограммы обычно либо маленькие и чёткие, либо большие и размытые, иногда полностью исчезающие, если зритель смотрит в другом направлении, достаточно далёком от угла, под которым они видны.
Феликс Хайде (Felix Heide), доцент компьютерных наук в Принстоне и ведущий автор статьи, объяснил, насколько важен угол обзора.
«Чтобы получить аналогичный опыт с помощью монитора, вам нужно сидеть в кинотеатре прямо перед экраном», — сказал он.
Новая технология, подробно описанная в исследовании, опубликованном 24 апреля в журнале Nature Communications, может привести к созданию более детализированных голограмм, независимо от того, в каком направлении смотрит зритель и как быстро он меняет направление. Аппарат, необходимый для их проекции, также настолько мал и лёгок, что носителям не нужны такие громоздкие инструменты, как VR-гарнитуры.
Это открытие также сделает приложения, в которых используются голограммы, например, в дисплеях VR и AR, более распространённым, поскольку технология отображения может быть проще в использовании, легче и сверхтонкой. Хайде привёл примеры: от получения указаний во время вождения до помощи в операции и даже просмотра инструкций о том, как починить протекающую трубу.
Ключевым нововведением команды Принстона было создание второго оптического элемента, который работает с SLM, фильтруя выходной сигнал для расширения поля зрения, сохраняя при этом детализацию и стабильность голограммы с гораздо меньшим снижением качества изображения.
В статье устройство описывается как небольшой кусочек матового стекла, на котором выгравирован узор, рассеивающий свет SLM на частотные диапазоны, не воспринимаемые человеком. Это улучшает качество изображения и расширяет поле зрения.
Компромисс между качеством изображения и полем зрения был самым большим препятствием на пути к реалистичным голограммам, но, как сказал соавтор исследования Натан Мацуда (Nathan Matsuda):
«Исследование приближает нас на один шаг к решению этой проблемы.»
