杜克大學(xué)開發(fā)多色全息新方法 可為AR眼鏡和平視顯示器制作3D顏色顯示器

研究人員開發(fā)了一種實現(xiàn)多色全息的新方法，并可用于為AR眼鏡和平視顯示器制作3D顏色顯示器，并且?guī)椭鋽[脫笨重的光學(xué)元件。

美國杜克大學(xué)的研究人員在期刊中描述了他們是如何將多色圖像編碼至2D波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中的300×300微米全息圖。當(dāng)紅色，綠色和藍(lán)色光照射光柵耦合器時，計算機(jī)生成的全息圖將產(chǎn)生復(fù)雜的多色全息圖像。

研究團(tuán)隊的Daniel L. Marks表示：“全息圖可以直接浮雕至增強(qiáng)現(xiàn)實眼鏡的鏡片上，直接將圖像投射到眼睛瞳孔，無需任何笨重的鏡片，分束器或棱鏡。它同時可用于將智能手機(jī)的3D圖像投影到墻壁或附近表面?！?/p>

這種創(chuàng)新的制造方法是在與集成式光子技術(shù)兼容的材料中編碼全息圖。這意味著全息設(shè)備可通過制造計算機(jī)芯片相同的制造方法來實現(xiàn)量產(chǎn)。全息圖產(chǎn)生元件可以集成至同時容納創(chuàng)建3D圖像所需光源的基于芯片的微型設(shè)備。

新的多色全息技術(shù)基于計算機(jī)生成的全息圖。與需要物理對象和激光束來生成干涉圖案的傳統(tǒng)全息術(shù)不同，計算機(jī)生成的全息術(shù)是以數(shù)字方式生成全息圖所需的干涉圖案。

計算機(jī)生成的全息圖可提供高分辨率的3D圖像，但一直難以用多種顏色進(jìn)行創(chuàng)建。通過制造光柵，以及基于光致抗蝕劑的光敏波導(dǎo)中的二元全息圖，杜克大學(xué)的研究人員克服了這一挑戰(zhàn)。他們開發(fā)了一種將紅色，綠色和藍(lán)色干涉圖案集成到單個二進(jìn)制全息圖案中的方法。

論文第一作者Zhiqin Huang表示：“制作多色顯示器的一個難點(diǎn)是，如何將顏色組合起來，然后精確地將它們分開以生成全彩色圖像。對于我們的方法，這一切都是在一個表面上一步完成，無需任何分束器或棱鏡。這使得它非常適合集成到便攜式設(shè)備中。”

另一個重要成就是在波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中創(chuàng)建全息設(shè)備。研究團(tuán)隊負(fù)責(zé)人David R. Smith指出：“試圖創(chuàng)建多色計算機(jī)生成全息圖的其他人沒有使用波導(dǎo)，這使得將結(jié)構(gòu)集成到設(shè)備中成為一項挑戰(zhàn)。我們的設(shè)計提供了更簡單，更靈活的集成，其外形尺寸足夠小，可用于增強(qiáng)現(xiàn)實和其他顯示器?！?/p>

研究人員利用最新的全息方法編碼蘋果，花和鳥等靜態(tài)多色全息圖的干涉圖案。得到的全息圖像與理論預(yù)測完全匹配。盡管為演示制作的全息圖非常小，但研究人員表示，技術(shù)可以輕松擴(kuò)展以實現(xiàn)更大的顯示器。他們同時認(rèn)為，這一方法可以與現(xiàn)有技術(shù)相結(jié)合（與用于開發(fā)液晶顯示器的技術(shù)），從而創(chuàng)建動態(tài)圖像。