ホログラフィーとライトフィールドテクノロジーによって生成された実用的な3Dディスプレイ

• 新しい方法では、光学部品を追加することなく、3Dディスプレイの視覚的な歪みを取り除くことができます。
• システムは、ARアプリケーションに適した、鮮明な3D画像を空間に作成します。

私たちは主に、キーボードと2Dタッチパネルを介してデジタルコンテンツを操作します。ただし、仮想現実（VR）や拡張現実（AR）などのテクノロジーは、現在、これらの制限からの解放を約束しています。

VR / ARデバイスには独自の欠点があります。たとえば、立体視ベースの設計により、眼精疲労、めまい、乗り物酔いを誘発する傾向があります。これらのデバイスを長期間使用すると、VR酔いとしても知られる、吐き気や歪みの感覚が高まる可能性があります。

これらの制限を克服するために、ベルギーと日本の研究者はホログラフィーとライトフィールド技術の組み合わせを探求し始めました。これには追加の機器が必要ですが、商業的な成功を収めるために、サイズとコストを低く抑えるように努めています。

どのように機能しますか？

オブジェクトの特性（サイズ、色、テクスチャ、高さ、距離など）は、オブジェクトによってさまざまな強度でさまざまな方向に散乱される光によって定義されます。人間の目はこれらの変調された光線を見て、これらの特徴的な特徴が再現される脳に信号を送ります。

ホログラフィーやライトフィールドディスプレイデバイスのような真の3Dディスプレイは、実際のオブジェクトがなくても同じ変調光線を生成できます。ただし、オブジェクトのすべての機能を正確に再構築することは、コストのかかるプロセスです。

そのため、研究者は最初に必要な変調を計算し、次にLCDを使用してデータを光信号に変換しました。これらの信号はさらに、ビームコンバイナー、ミラー、レンズなどの他の光学機器に送られます。

彼らは、いくつかの光モジュールの仕事を複製することができる感光性要素の薄層を備えたホログラフィック光学要素を開発した。ほとんどがガラスでできており、ディスプレイの品質とパフォーマンスを決定します。

一度に複数の光学部品を記録/印刷するために、チームはDigitally Designed Holographic Optical Element（DDHOEの略）と呼ばれる方法を開発しました。この方法では、実際のコンポーネントが物理的に存在していなくても、さまざまな光学コンポーネントのすべての特徴を記録できます。

出典：The Optical Society

基本的に、目的は、すべてのコンポーネントの特徴のホログラムを測定し、レーザーとLCDを使用してそれらを一緒に光学的に再現することです。最終的な光信号は、すべての実際のコンポーネントによって一緒に変調された同じ光に似ています。記録されたホログラムは、最終的に感光性材料の薄いシートに投影されます。

（a）DDHOEレンズアレイ、（c）コンピューターで生成された3Dシーン、（d）最終的な3D画像|クレジット：Boaz Jessie Jackin

チームは、ヘッドアップライトフィールド3Dディスプレイでこの手法をすでにテストしています。 3D画像/ビデオを出力するシースルーシステムであるため、このテクノロジーはARでさまざまな用途に使用できます。

ガラス（マイクロレンズアレイフィルム）にマルチビュー画像を表示するために、システムは従来の2Dプロジェクターを使用します。この薄膜は、プロジェクターからの光を変調し、空間で3Dで画像を再現します。

他の方法との違いは？

従来の技術では、プロジェクターからの光はマイクロレンズアレイに当たる前に散乱します。これにより、空間内の最終的な3D画像が歪められます。これを修正するには、プロジェクターのライトを平行ビームにコリメートする必要があります。

ただし、より大きなディスプレイが必要な場合は、コリメートレンズのサイズを大きくする必要があります。これにより、コンポーネントのコストが上昇します。これらの手法が商業的に成功しなかった主な理由です。

読む：THINAIRの最新の3Dプロジェクション|より良いホログラムの代替案

一方、新しい方法では、マイクロレンズアレイ自体にコリメーション機能を組み込んで、DDHOEで製造します。これにより、より重いコリメーション光学系が不要になります。研究者たちは、彼らの技術が、かさばる光学部品を使用する既存のモデルにすぐに取って代わると信じています。