論文の概要: Snapshot 3D image projection using a diffractive decoder

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.20464v1
• Date: Tue, 23 Dec 2025 15:57:08 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-24 19:17:49.929732
• Title: Snapshot 3D image projection using a diffractive decoder
• Title（参考訳）: 差動デコーダを用いたスナップショット3次元画像投影
• Authors: Cagatay Isil, Alexander Chen, Yuhang Li, F. Onuralp Ardic, Shiqi Chen, Che-Yung Shen, Aydogan Ozcan,
• Abstract要約: 本稿では,デジタルエンコーダと光デコーダを組み合わせた3次元表示システムを提案する。 高忠実度深度分解された3次元画像投影をスナップショットで達成する。 これらの結果は、深度分解されたスナップショット3D画像投影のためのコンパクトでスケーラブルなフレームワークとして、拡散型3D表示システムを確立する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 48.1381547559672
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: 3D image display is essential for next-generation volumetric imaging; however, dense depth multiplexing for 3D image projection remains challenging because diffraction-induced cross-talk rapidly increases as the axial image planes get closer. Here, we introduce a 3D display system comprising a digital encoder and a diffractive optical decoder, which simultaneously projects different images onto multiple target axial planes with high axial resolution. By leveraging multi-layer diffractive wavefront decoding and deep learning-based end-to-end optimization, the system achieves high-fidelity depth-resolved 3D image projection in a snapshot, enabling axial plane separations on the order of a wavelength. The digital encoder leverages a Fourier encoder network to capture multi-scale spatial and frequency-domain features from input images, integrates axial position encoding, and generates a unified phase representation that simultaneously encodes all images to be axially projected in a single snapshot through a jointly-optimized diffractive decoder. We characterized the impact of diffractive decoder depth, output diffraction efficiency, spatial light modulator resolution, and axial encoding density, revealing trade-offs that govern axial separation and 3D image projection quality. We further demonstrated the capability to display volumetric images containing 28 axial slices, as well as the ability to dynamically reconfigure the axial locations of the image planes, performed on demand. Finally, we experimentally validated the presented approach, demonstrating close agreement between the measured results and the target images. These results establish the diffractive 3D display system as a compact and scalable framework for depth-resolved snapshot 3D image projection, with potential applications in holographic displays, AR/VR interfaces, and volumetric optical computing.
• Abstract（参考訳）: 次世代のボリューム画像には3次元画像表示が不可欠であるが, 回折によるクロストークが急速に増加し, 軸方向の画像面が近づきつつあるため, 3次元画像投影の深度多重化は依然として困難である。 本稿では,デジタルエンコーダと回折光デコーダを組み合わせた3次元表示システムを提案する。 多層回折波面デコーディングと深層学習に基づくエンドツーエンドの最適化を利用して、高忠実度深度分解された3次元画像投影をスナップショットで達成し、波長の順に軸方向の平面分離を可能にする。 デジタルエンコーダは、フーリエエンコーダネットワークを利用して、入力画像から複数スケールの空間及び周波数領域の特徴をキャプチャし、軸位置符号化を統合し、共同最適化された微分復号器を介して、単一のスナップショットで軸方向に投影されるすべての画像を同時に符号化する統一位相表現を生成する。 本研究では, 回折デコーダ深さ, 出力回折効率, 空間光変調器分解能, 軸符号化密度の影響を特徴とし, 軸分離と3次元画像投影品質のトレードオフを明らかにした。 さらに,28個の軸スライスを含む容積画像を表示できること,および要求に応じて画像平面の軸位置を動的に再構成できることを実証した。 最後に,提案手法を実験的に検証し,測定結果と対象画像との密接な一致を実証した。 これらの結果は、ホログラフィックディスプレイ、AR/VRインターフェース、および体積光学コンピューティングに応用可能な、深度分解されたスナップショット3D画像投影のためのコンパクトでスケーラブルなフレームワークとして、微分3Dディスプレイシステムを確立している。

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