Computer generated holography has long been touted as the future of augmented and virtual reality (AR/VR) displays, but has yet to be realized in practice. Previous high-quality, color holographic displays have either made a 3$\times$ sacrifice on frame rate by using a sequential illumination scheme or have made use of multiple spatial light modulators (SLM) and/or bulky, complex optical setups. The reduced frame rate of sequential color introduces distracting judder and color fringing in the presence of head motion while the form factor of current simultaneous color systems is incompatible with a head-mounted display. In this work, we propose a framework for simultaneous color holography that allows the use of the full SLM frame rate while maintaining a compact and simple optical setup. State-of-the-art hologram quality is achieved through a perceptual loss function, a physics-based neural network wavefront propagator, and a camera-calibrated forward model. We measurably improve hologram quality compared to other simultaneous color methods and move one step closer to the realization of color holographic displays for AR/VR.


翻译:计算机生成的全息技术一直被视为增强和虚拟现实(AR/VR)显示的未来,但实现起来仍有困难。先前实现高质量彩色全息显示要么采用了序列照明方案牺牲了3倍帧率,要么利用了多个空间光调制器(SLM)和/或过多、复杂的光学设备。序列彩色降低了全息显示的帧率,同时存在头部运动时显现色碟和颜色分离等干扰;而当前可同时实现彩色的系统形状与头戴显示器不兼容。在这项工作中,我们提出了一种同时色全息技术框架,可以利用全SLM帧率而维持紧凑、简单的光学设置。通过感知性损失函数、基于物理的神经网络波前传播器和经过相机校准的正向模型,实现最先进的全息图象质量。我们可比其他同时彩色方法显著提高全息图质量,使彩色全息显示技术更近一步地实现AR/VR。

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