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더 넓은 시야와 더 선명한 이미지로 홀로그램 디스플레이를 향상시키는 새로운 기술

QM안나

4 662 3 2024.05.30 10:20

<div align="center"><table align="center" class="__se_tbl" style="border-width: 1px 1px 0px 0px; border-style: dashed dashed none none; border-color: rgb(199, 199, 199) rgb(199, 199, 199) currentColor currentColor;width:800px;max-width: 100%" border="1" cellspacing="0" cellpadding="0" attr_no_border_tbl="1"><tbody><tr><td width="800" style="border-width: 0px 0px 1px 1px; border-style: none none dashed dashed; border-color: currentColor currentColor rgb(199, 199, 199) rgb(199, 199, 199);"> 실물과 같은 3차원 이미지를 생성하는 능력을 갖춘 홀로그램 디스플레이는 오랫동안 가상 현실과 증강 현실의 미래로 예고되어 왔습니다. 작동의 중심에는 간섭성 빛의 파면을 동적으로 조작하여 이미지를 형성하는 공간 광 변조기(SLM)가 있습니다. 그러나 이러한 장치는 제한된 에탕듀라는 중요한 과제에 직면해 있습니다. 에탕듀(Étendue)는 광학 분야의 용어로 디스플레이 영역과 회절광의 최대 입체각을 곱한 값을 나타냅니다. 이미지 품질을 저하시키지 않고 넓은 시야(FOV)에 걸쳐 빛을 투사하는 디스플레이의 능력을 측정합니다. 기존 SLM은 기술적 제약으로 인해 작은 회절 각도로 인해 어려움을 겪고 있으며, 이로 인해 디스플레이 크기와 FOV 사이의 절충안이 발생합니다. 이는 홀로그램 디스플레이의 모든 잠재력을 억제하는 절충안입니다. <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2024/05/30/6d7cd29e792110b2cb7aa459b0ef2455.png" alt="퀘이사존"> 초광각, 고충실도 홀로그램을 위한 신경망 확장. (출처: Nature) Nature Communications에 발표된 연구에서 Princeton University, Meta's Reality Labs, POSTECH 및 KAUST의 연구원들은 홀로그램 디스플레이의 에탕듀를 크게 향상시키기 위해 설계된 새로운 종류의 광학 요소인 신경 에탕듀 확장기를 소개했습니다. 자연 이미지 데이터 세트에 대해 훈련된 신경망을 사용하여 최적화된 이러한 확장기는 홀로그램 디스플레이의 FOV와 이미지 충실도 모두에서 전례 없는 개선을 달성합니다.

신경 에탕듀 확장기는 SLM 앞에 더 작은 픽셀 피치를 가진 정적 광학 요소를 배치하여 작동하며, 이는 최대 회절 각도를 증가시켜 결과적으로 에탕듀를 증가시킵니다. 광학 설정에 관계없이 무작위 산란 요소를 사용했던 이전 방법과 달리 이러한 신경 확장기는 자연 이미지의 특정 속성에 맞게 미세 조정되어 충실도가 높은 재현을 보장합니다.

연구진의 실험 설정은 신경 에탕듀 확장기의 이론적 이점을 검증했습니다. 이러한 확장기를 1K 픽셀 SLM을 갖춘 홀로그램 디스플레이 프로토타입에 통합함으로써 에탕뒤가 64배 증가했습니다. 이는 수평 및 수직 모두에서 FOV를 한 단계 더 확장했으며, 29dB가 넘는 놀라운 PSNR을 제공하여 충실도가 높은 재구성을 나타냅니다. 캡처된 홀로그램은 색수차가 없는 생생하고 고대비 이미지를 보여 주었으며 기존 바이너리 및 균일 랜덤 확장기보다 성능이 뛰어났습니다.

신경 에탕듀 확장기는 근안 디스플레이에서 사용자의 편안함을 위한 중요한 요소인 눈동자 움직임에 대한 견고성을 입증한 것으로 보입니다. 이 기술의 확장성도 확인되었습니다. 다양한 해상도에 걸쳐 충실도 개선이 지속되어 고해상도 SLM에 사용할 수 있는 가능성이 있음을 나타냅니다.

이번 연구 결과는 향후 연구에 대한 흥미로운 가능성을 열어줍니다. 신경망 확장기를 메타표면과 같은 새로운 광학 기술과 통합하면 홀로그램 디스플레이가 달성할 수 있는 한계를 더욱 넓힐 수 있습니다. ※ 퀘이사존 공식 기사가 아닌 해외 뉴스/기사를 번역한 것으로, 퀘이사존 견해와 주관은 포함되어 있지 않습니다.</td></tr></tbody></table></div>

QM안나

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