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用於(yu) AR/VR的無散斑全息顯示
技術背景：
在眾(zhong) 多顯示国产成人在线观看免费网站中，全息是一種具有變革潛力的技術。如直視(direct-view)顯示，全息可以實現裸眼三維顯示。對於(yu) 虛擬現實和增強現實中使用的近眼顯示器，全息顯示在感知真實感和視覺舒適度上也有更好的解決(jue) 方案。對於(yu) 汽車国产成人在线观看免费网站中的HUD(heads-up dISPlays)，全息顯示器不僅(jin) 具有自然對焦提示(focus cues)，還具有前所未有的圖像亮度和動態範圍。盡管計算機生成全息(conputer-generated holography, CGH)在光學係統和算法上已經有了許多進展，但是全息顯示使用相幹光源產(chan) 生的散斑使得全息還不能成為(wei) 一個(ge) 替代傳(chuan) 統顯示技術的成熟方案。散斑是由相幹光的相長幹涉和相消幹涉產(chan) 生的，其不僅(jin) 降低圖像質量，對zui終用戶也是一個(ge) 潛在的安全隱患。
散斑的緩解通常使用時間或空間的多路複用(multiplexing)來疊加獨立的散斑模式。這些多路複用方法包括使用機械振動、快速掃描微鏡、可變形鏡以及對具有不同相位延遲的不同散斑圖案進行光學平均等。然而，幾乎所有的多路複用方法要麽(me) 需要機械移動部件，要麽(me) 需要複雜的光學係統，或兩(liang) 者都需要。使用部分相幹光源(如LED)是一種更好的方法，因為(wei) 它不需要對硬件係統做修改。LED的空間和時間不相幹性直接減少了觀察到的散斑，這是由於(yu) 在多個(ge) 不同的波傳(chuan) 播方向(空間不相幹)或光譜(時間不相幹)上的多路複用的結果。然而，這引入了不想要的模糊和對比度犧牲，導致觀察到圖像質量下降。zui近的一些CGH算法研究已經嚐試通過優(you) 化策略來預補償(chang) 這種模糊(這是一個(ge) 不適定的逆問題，取得了一定的成功)。
當前不足：
基於(yu) 相幹光源的全息顯示的圖像質量和人眼安全受到相幹光源引入的散斑的影響。而LED方案雖然可以緩解散斑，但是相比相幹光源解決(jue) 方案，基於(yu) LED的全息顯示的圖像質量非常低，CGH算法缺少合適的數學模型來描述從(cong) 部分相幹光源到空間光調製器(SLM)，再到目標圖像的波傳(chuan) 播物理過程。
文章創新點：
基於(yu) 此，斯坦福大學的Yifan Peng(一作)和Gordon Wetzstein(通訊)提出了一種部分相幹波傳(chuan) 播模型，並結合相機在環校正技術，實現了圖像質量前所未有的無散斑全息顯示。並進一步證明，空間相幹但時間不相幹的超輻射發光二極管(superluminescent LED, SLED)可以進一步提高圖像清晰度。
原理解析：
(1)部分相幹光源全息相機在環校正。如圖1，SLM調製入射光在目標平麵形成全息圖像被相機采集到後，與(yu) ground truth做比較，得到損失函數，使用隨機梯度下降法來更新SLM上不同像素的相位調製度。相幹光的傳(chuan) 播是基於(yu) 角譜方法，而部分相幹光考慮到其光譜和有限發射麵積，在對光的傳(chuan) 播建模時，首先考慮一個(ge) 在一定出射角度範圍(對應有限發射麵積，通過透鏡將焦平麵上不同入射點轉換成不同的角度出射)和一定光譜範圍內(nei) 的相幹光疊加傳(chuan) 播模型，然後在實際操作過程采用離散化實現這個(ge) 連續模型。
(2)實驗裝置。作者將激光、LED、SLED分別作為(wei) 光源的全息整合進一個(ge) 整體(ti) 光路，用於(yu) 實驗對比，整體(ti) 光路布置示意見圖2A。空間光調製器(SLM)為(wei) 相位型(HOLOEYE LETO, 6.4um)。準直透鏡L3是消色差雙膠合透鏡，焦距200mm.目鏡L6是Nikon AF-S 50-mm f/1.4D鏡頭。L4和L5是同樣的Nikon鏡頭，構成4f係統。L4、L5和4mm光闌(iris)一起濾掉高階衍射光。所用LED為(wei) 880mW白光LED,匹配全帶寬為(wei) 10nm的，中心波長分別為(wei) 633、532、460nm的濾光片。LED耦合進纖芯直徑200um的多模光纖輸出。SLED模組(EXALOS RGB-SLED engines)單模光纖輸出，z大輸出功率5mW,中心波長分別為(wei) 635、510、450nm。
實驗結果：
參考文獻：Yifan PengSuyeon ChoiJonghyun KimGordon Wetzstein,"Speckle-free holography with partially coherent light sources and camera-in-theloop calibration",Sci. Adv., 7 (46), eabg5040.
DOI：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abg5040
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