Das Grundprinzip vonComputerholographiebesteht darin, einen Computer zu verwenden, um die Phase oder Amplitude des Lichts zu lösen, ein digitales Hologramm zu erzeugen und dann die Phase oder Amplitude des Lichts durch optische Modulatoren wie den Spatial Light Modulator (SLM) zu modulieren und schließlich kohärentes Licht zur Bestrahlung des SLM zu verwenden. Ein erfrischendes Lichtfeld wird erzeugt, um ein dynamisches holografisches 3D-Bild zu erzeugen.
Anders als bei der herkömmlichen HologrammerzeugungComputerholographieEs ist nicht erforderlich, dass zwei Lichtstrahlen physikalisch kohärent sind, wodurch der Prozess der Hologrammerzeugung vereinfacht wird. Allerdings ist die hochpräzise Erzeugung vonComputerhologrammesteht immer noch vor vielen Herausforderungen, wie zum Beispiel dem großen Rechenaufwand, den hohen Anforderungen an die Rechenleistung und den Auflösungs- und Größenbeschränkungen räumlicher Lichtmodulatoren.
Die hochpräzise Erzeugung vonComputerhologrammehängt von Optimierungsalgorithmen ab. Da die Hologrammoptimierung im Wesentlichen ein schlecht konditioniertes inverses Problem ist, wird sie normalerweise mit Hilfe nichtkonvexer Optimierungsalgorithmen gelöst. Die Auswahl und Parametereinstellung des Optimierungsalgorithmus wirkt sich direkt auf die Qualität und Recheneffizienz der Hologrammerzeugung aus.
Zu den gängigen Optimierungsrahmen gehören alternative Projektionsmethoden und Gradientenabstiegsmethoden. Die alternative Projektionsmethode findet die optimale Lösung, die die Einschränkungen zweier geschlossener Mengen erfüllt, durch alternative Projektion zwischen zwei geschlossenen Mengen. Die Gradientenabstiegsmethode bestimmt die Richtung des Rückgangs der Verlustfunktion durch Gradientenberechnung, um die optimale Lösung zu finden, die die Randbedingungen erfüllt.
Räumlicher Lichtmodulator
Der räumliche Lichtmodulator ist ein Schlüsselgerät inComputerholographie, das digitalisierte Hologramme in Lichtfeldmodulation umwandeln kann. Derzeit basieren die meisten rechnergestützten holographischen Systeme auf Projektionsgeräten wie SLM oder Digital Micromirror Device (DMD). Diese Geräte weisen jedoch inhärente Einschränkungen in der Anzeigeleistung auf, wie z. B. einen zu kleinen Sichtfeldwinkel und Beugung mehrerer Ordnungen.
Um diese Probleme anzugehen, erforschen Forscher die auf Metaoberflächen basierende Holographie. Metasurface kann Veränderungen in den grundlegenden Eigenschaften elektromagnetischer Wellen wie Amplitude und Phase einführen und viele Modulationseffekte erzielen, die mit herkömmlichen Modulationsgeräten nur schwer zu erreichen sind. Die auf Metaoberflächen basierende Holographie hat große Fortschritte in den Bereichen großes Sichtfeld, farbfreie Bildgebung, Farbanzeige, Erweiterung der Informationskapazität, mehrdimensionales Multiplexing usw. gemacht.
Dynamisches holografisches Display
Dynamische holographische Anzeige ist ein wichtiges Anwendungsgebiet vonComputerholographie. Das herkömmliche holografische Anzeigesystem weist häufig die Probleme einer großen Rechenleistung und einer niedrigen Anzeigebildrate auf, was seine Anwendung bei erweiterten Anzeigen, wie z. B. der erweiterten Mensch-Computer-Interaktion, einschränkt. Um eine dynamische holografische Anzeige mit hoher Flüssigkeitsgeschwindigkeit zu realisieren, erforschen Forscher effiziente VerfahrenComputerhologrammGenerierungsmethoden und Darstellungstechniken.
Beispielsweise hat ein Team des Wuhan National Research Center for Optoelectronics an der Huazhong University of Science and Technology eine dynamische Interbit-Metaoberflächen-Holographie-Technologie (Bit-MH) mit hohen Rechen- und Anzeigebildraten vorgeschlagen. Die Technik erreicht eine effiziente dynamische Aktualisierung und Echtzeitinteraktion, indem sie die Anzeigefunktion der Metaoberfläche in verschiedene räumliche Bereiche (d. h. räumliche Kanäle) unterteilt und in jeden Kanal ein rekonstruiertes subholografisches Muster projiziert.
Die rechnergestützte Holographie bietet vielfältige Anwendungsmöglichkeiten im Bereich der 3D-Anzeige. Mit computergenerierten Hologrammen kann eine hochpräzise Wellenfrontmodulation erreicht werden, um dreidimensionale Szenen mit einem kontinuierlichen Tiefengefühl zu erzeugen. Diese Technologie kann nicht nur im Bereich Unterhaltung und Spiele, sondern auch in der Bildung, Ausbildung, Medizin und anderen Bereichen eingesetzt werden, um ein realistischeres und intuitiveres dreidimensionales visuelles Erlebnis zu bieten.
Optische Informationsspeicherung und -verarbeitung
Computerholographiekann auch zur optischen Informationsspeicherung und -verarbeitung verwendet werden. Durch die Erzeugung digitaler Hologramme können Informationen in Form eines Lichtfelds im Medium gespeichert werden, um eine hohe Dichte und schnelle Informationsspeicherung und -lesung zu erreichen. Zusätzlich,Computerholographiekann auch in Bereichen wie der optischen Verschlüsselung und dem Fälschungsschutz eingesetzt werden, um die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Informationen zu verbessern.
Augmented Reality und Virtual Reality
ComputerholographieAuch im Bereich Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR) gibt es potenzielle Anwendungen. Durch die Erzeugung realistischer dreidimensionaler holografischer Bilder können natürliche Interaktion und immersive Erlebnisse in AR- und VR-Systemen erreicht werden. Beispielsweise in AR-Systemen,ComputerholographieDie Technologie ermöglicht es Benutzern, sich auf natürliche Weise über mehrere Tiefen der Ebene hinweg auf den angezeigten Inhalt zu konzentrieren, wodurch das Problem der visuellen Konvergenzkonfliktanpassung (VAC) gelöst und der Benutzerkomfort verbessert wird.
Laserbearbeitung und Metaoberflächendesign
Computerholographiekann auch in Bereichen wie Laserbearbeitung und Metaoberflächendesign eingesetzt werden. Durch die Erzeugung hochpräziser Hologramme kann eine präzise Steuerung des Laserstrahls erreicht und eine hochpräzise Laserbearbeitung und Mikro-Nano-Fertigung erreicht werden. Zusätzlich,Computerholographiekann auch für den Entwurf und die Optimierung von Metaoberflächen verwendet werden, um komplexere und effizientere elektromagnetische Wellenmodulationseffekte zu erzielen.
Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Computertechnologie und der kontinuierlichen Innovation optischer Geräte,ComputerholographieDie Technologie macht ständig neue Fortschritte und Durchbrüche. Jedoch,Computerholographiesteht immer noch vor vielen Herausforderungen und Problemen, wie z. B. großem Rechenaufwand, hohem Bedarf an Rechenleistung, Auflösung und Größenbeschränkung des räumlichen Lichtmodulators. Um diese Probleme zu lösen, erforschen Forscher neue Algorithmen und Techniken, wie zum Beispiel Deep-Learning-basierte Hologramm-Erzeugungsmethoden, Metaoberflächen-basierte Holographie usw.
In Zukunft,ComputerholographieEs wird erwartet, dass die Technologie in weiteren Bereichen angewendet und populär gemacht wird. Beispielsweise kann im HUD-Anzeigesystem des Fahrzeugs die rechnerische holografische Technologie eine realistischere und intuitivere 3D-Navigation und Informationsanzeige realisieren; Im medizinischen Bereich kann rechnergestützte holographische Technologie in Bereichen wie der chirurgischen Navigation und der Telemedizin eingesetzt werden, um das medizinische Niveau und die Effizienz zu verbessern.
Kurz gesagt, die Computerholographie treibt als Technologie mit transformativem Potenzial die Entwicklung der Optik und Informationswissenschaft ständig voran. Mit dem kontinuierlichen Fortschritt der Technologie und der kontinuierlichen Erweiterung der Anwendungsfelder wird erwartet, dass die Computerholographie Durchbrüche und Innovationen in mehr Bereichen erzielen und der Menschheit mehr Komfort und Überraschungen bringen wird.
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies.
Privacy Policy
