HoloChrome: Polychromatic Illumination for Speckle Reduction in Holographic Near-Eye Displays

要約

ホログラフィック ディスプレイは、本物の奥行きの手掛かりを提供する可能性を秘めており、その結果、近眼アプリケーションの没入型視覚体験が強化されます。
しかし、現在のホログラフィック ディスプレイはスペックル ノイズによって妨げられ、表示される画像の色とテクスチャの正確な再現が制限されます。
これらの制限を軽減するために設計された多色ホログラフィック ディスプレイ フレームワークである HoloChrome を紹介します。
HoloChrome は、超高速の波長調整可能なレーザーとデュアル空間光変調器 (SLM) アーキテクチャを利用し、可視スペクトル全体にわたる離散波長の大規模なセットの多重化を可能にします。
デュアル SLM セットアップで空間分離を活用することで、複数の波長にわたるスペックル パターンを個別に操作します。
この新しいアプローチは、波長多重化によって実現されるインコヒーレントな平均化によりスペックル ノイズを効果的に低減します。
私たちの方法は既存のスペックル低減技術を補完するものであり、この課題に対処するための新しい道を提供します。
さらに、多色照明の使用により、従来の 3 色の原色ホログラフィック ディスプレイと比較して、達成可能な色域が広がります。
私たちのシミュレーションと卓上実験により、HoloChrome がスペックル ノイズを大幅に低減し、色域を拡大することが検証されました。
これらの進歩により、ホログラフィック ニアアイ ディスプレイのパフォーマンスが向上し、実用的で没入型の次世代視覚体験に近づくことができます。

要約(オリジナル)

Holographic displays hold the promise of providing authentic depth cues, resulting in enhanced immersive visual experiences for near-eye applications. However, current holographic displays are hindered by speckle noise, which limits accurate reproduction of color and texture in displayed images. We present HoloChrome, a polychromatic holographic display framework designed to mitigate these limitations. HoloChrome utilizes an ultrafast, wavelength-adjustable laser and a dual-Spatial Light Modulator (SLM) architecture, enabling the multiplexing of a large set of discrete wavelengths across the visible spectrum. By leveraging spatial separation in our dual-SLM setup, we independently manipulate speckle patterns across multiple wavelengths. This novel approach effectively reduces speckle noise through incoherent averaging achieved by wavelength multiplexing. Our method is complementary to existing speckle reduction techniques, offering a new pathway to address this challenge. Furthermore, the use of polychromatic illumination broadens the achievable color gamut compared to traditional three-color primary holographic displays. Our simulations and tabletop experiments validate that HoloChrome significantly reduces speckle noise and expands the color gamut. These advancements enhance the performance of holographic near-eye displays, moving us closer to practical, immersive next-generation visual experiences.

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