Ellipsography: Vectorial Interference Shapingによるシングルショットの-speckle-free-ホログラフィー

ホログラフィックディスプレイは、没入型 3D ビジュアル、自然な深度の視覚線、連続的な視差、そして知覚的な写実性を約束する「究極の」ディスプレイ技術と広く認識されています。しかし、この潜在的価値を具現化することは、コヒーレント光に内在するランダムな干渉に起因する speckle ノイズなど、持続的な画像品質の制限により依然として困難でした。これは、 eyebox を全体にわたって均一なエネルギー配分を維持するために必要なホログラムの相のランダム化によってさらに悪化させられました。時間多重や平滑な相のヒューリスティック手法といった speckle 抑制技術は存在しますが、これらは高速なハードウェアを必要とし、可視的アーチファクトを導入する傾向があり、実用的な採用を妨げています。 本稿では、近似的に限界の speckle 抑制を実現し、1 つのフレームで従来の標本ホログラム 100 万個の平均に相当する画像忠実度を達成する「Ellipsography」というシングルショットホログラフィー技術を導入します。光の位相と偏波を共同してモジュレートすることで、光学的干渉を構成し、speckle をその起源で抑制します。ベクトル的な波モデル、エンド・ツー・エンドのホログラム合成アルゴリズム、および機能的プロトタイプディスプレイを含む完全なパイプラインを提示します。当社の実験は、現在の最先进の手法と比較して、可視的な明瞭さ、深度の連続性、および焦点の視覚線における顕著な改善を証明し、実ホログラフィックディスプレイにおいて初めて 30dB の PSNR に近い高品質な再現を達成しました。これは、既存の最良の技術に対して 10dB の改善を意味します。ホログラフィック復元を現代のディスプレイの期待される知覚品質に近づけ、Ellipsography は実用的で高精度な speckle-free ホログラフィーのための新たな基準を設けました。

arXiv:2604.16237v1 Announce Type: cross Abstract: Holographic displays are widely regarded as the "ultimate" display technology, promising immersive 3D visuals with natural depth cues, continuous parallax, and perceptual realism. Realizing this potential, however, has remained elusive due to persistent image quality limitations -- most notably speckle noise, a byproduct of the random interference inherent to coherent light. This is typically further exacerbated by the hologram's phase randomness required for maintaining uniform energy distribution across the eyebox. While speckle suppression techniques like temporal multiplexing or smooth-phase heuristics exist, they often necessitate high-speed hardware and introduce visual artifacts, hindering their practical adoption. We introduce Ellipsography, a single-shot holography technique that achieves near-limit speckle suppression, reaching the image fidelity equivalent to averaging a million conventional scalar holograms -- in a single frame in simulation. By jointly modulating the phase and polarization of light, we structure optical interference and suppress speckle at its source. We present a full pipeline including a vectorial wave model, an end-to-end hologram synthesis algorithm, and a functional prototype display. Our experiments demonstrate substantial improvements in visual clarity, depth continuity, and focus cues over current state-of-the-art methods, achieving high-quality reconstructions approaching 30dB PSNR on a real holographic display for the first time -- a 10dB improvement over the best existing techniques. By pushing holographic reconstruction closer to the perceptual quality expected of modern displays, Ellipsography sets a new benchmark for practical, high-fidelity, speckle-free holography.