全息显示提供了沉浸式未来的一瞥

普林斯顿大学的研究人员领导的一项研究表明，他们正在逐步接近将真实世界和虚拟世界融合在普通眼镜中的目标，通过高清3D全息图像，为一个新的沉浸式显示时代做好准备。

全息图像因为是三维的，所以具有真实的深度，而监视器只是在二维屏幕上模拟深度。由于我们是以三维方式观察事物，全息图像可以无缝地融入我们日常世界的视野中。

这样就产生了一个潜力巨大的虚拟和增强现实显示系统，能够真正实现沉浸式体验，你可以正常转动头部而不会失去全息图像的视线。“想要通过监视器获得类似的体验，你需要坐在电影屏幕前方，” 计算机科学助理教授、本篇4月22日发表于《自然通讯》杂志的论文的高级作者菲利克斯·海德说。

而且你也不需要戴着眼罩来获得这种沉浸式体验。制造这些图像所需的光学元件非常小，可能可以放在一副普通眼镜上。而使用监视器的当前虚拟现实显示则需要一个完整的头盔，并且它们往往很笨重，因为需要安装一个屏幕和操作所需的硬件。

“全息技术可以让虚拟和增强现实显示更容易使用、可佩戴并且超薄，” 海德说。它们可以改变我们与环境互动的方式，从开车获取方向指引到手术过程中监测病人再到家庭维修时查看管道维修说明。

其中一个最重要的挑战是质量。全息图像是由一个被称为空间光调制器的芯片设备创建的。迄今为止，这些调制器只能创建小而清晰或大而模糊的图像。图像尺寸和清晰度之间的折衷导致了一个狭窄的视野范围，太窄以至于无法给用户带来沉浸式体验。“如果你看向显示器的角落，整个图像可能会消失，” Meta公司的研究科学家兼该论文的共同作者内森·松田说。

海德、松田和计算机科学博士生Ethan Tseng已经创建了一个设备来提高图像质量并有可能解决这个问题。他们与合作伙伴一起建立了第二个光学元件，与空间光调制器配合工作。他们的设备用于过滤来自空间光调制器的光，扩展视野范围同时保持图像的稳定性和真实性。它可以创造出一个更大的图像，并且只有最小的质量损失。

松田表示，图像质量一直是阻碍全息显示实际应用的核心挑战。“这项研究使我们离解决这个挑战更近一步，” 他说。

海德说，新的光学元件就像一个非常小的定制磨砂玻璃片，其表面雕刻的图案是关键。使用人工智能和光学技术设计的这个雕刻表面以非常精确的方式散射由空间光调制器产生的光，将图像的某些元素推入人眼难以感知的频段。这提高了全息图像的质量并扩展了视野。

但要制作一个可行的全息显示仍然存在障碍。海德表示，图像质量还不完美，光学元件的制造过程也需要改进。“要使这变为现实，需要许多技术的共同努力，” 他说。“但这项研究展示了一条前进的道路。”