在SIGGRAPH2019活动期间，索尼曾展示一款高度透光的全息显示屏原型，其采用圆柱形设计，可显示360°全息影像，视觉效果足够惊艳。不久前，索尼在官方博客中公布了这款全息显示屏背后的HOE技术，进一步解释了它的原理。
据青亭网了解，这是一种具有高透明度、高亮度的HOE全息显示方案，索尼称之为“透明显示屏”。索尼近年来一直在研发这种HOE方案，其外观是通透的圆锥形，中间可显示彩色的全息图像，背景看起来几乎是透明的。圆柱全息屏尺寸约为100mmx180mm，最大亮度为1000cd/m2，适用于室内场景。
索尼指出，对于全息方案来讲，透明度和亮度很重要，于是便研发了这种高衍射效率和高透明度的HOE光学模组。该模组由两种形态，一种是平面的透光屏，另一种是圆柱形显示方案，可以和AI智能音箱等家电结合，有点类似于全息虚拟助手Gatebox。
全新的视频体验
索尼表示：开发全息显示屏的目的是，创造一种表达存在感的显示屏，也就是将虚拟图像与现实融合，营造一种沉浸感，类似于科幻电影中3D 全息图的效果。
目前，虚拟显示通常分为两大类，一个是显示屏围绕观众（全景），另一个是观众围绕具有体积的3D显示对象（全息）。而索尼的目标是开发一种高透光的体全息显示屏，可为观看者带来飘浮的裸眼3D视觉。
不过，研发高透明度显示屏面临多种挑战，尤其是如何平衡透明度和亮度。通常，透明度和亮度本质是一种权衡关系，屏幕透明度越高，图像就越暗，反之亦然。为了解决这一问题，索尼采用了HOE方案，也就是全息全息光学元件，这种衍射光学元件可以为透明薄膜添加光学功能。
HOE的原理类似于3D全息图像，即通过照亮胶片上记录的物光来重现全息图像。索尼的HOE方案通过漫射光作为物光，即使用两个激光束（扩散光束和参考光束）照射感光聚合物薄膜，从而形成干涉条纹。薄膜中的材料根据干涉条纹中激光束强弱的位置而变化，形成不同的折射率，当具有与参考光束相同波长和入射角的照明光施加到胶片上时，会产生与物光束相同的再现光。而具有不同属性的光会穿过薄膜。
制造原理
在制造工艺方面，制造高衍射效率、高透明度和高表面质量的HOE元件需要精细的技术和大量知识储备。索尼通过重复模拟、实验和评估，建立了HOE的制造流程，并研发出平整的大尺寸HOE屏幕。
索尼在制造HOE过程中采用了以下几种设备：激光曝光设备、测角光度计、光谱仪和雾度计。
索尼表示：由于HOE屏幕易受外部光线影响，因此需要一种不易受到外部光线影响的结构，于是索尼设计了一个独创的圆柱形投影系统，由一组透镜和一面镜子组成，可以将明亮的高清图像均匀地显示在圆柱表面上。
圆柱形方案的原理是，底部的投影模组将光投射在顶部的非球面镜上，光线反射后会分布在圆柱内的HOE屏幕上，聚焦后会形成全息图像。索尼HOE方案针对光线的入射角度进行了优化设计和制造，其特点是允许修改入射光角度、衍射光角度和扩散角，以最大限度地提高不同应用中观察位置的亮度。
而比HOE衍射光谱宽度更窄的激光在投射到屏幕上时，可有效地扩散光。由于以上所有因素，投影机发出的光由于符合HOE屏幕的衍射条件而被强烈漫射，而背景和照明光不符合条件并通过。即使在明亮的环境中，也可以在透明屏幕上显示高亮度图像，观感就像是飘在空中那样。
为了进一步扩大透明屏的应用范围，索尼也在开发平板型透明屏显示器。最新的原型采用了更小的投影模组，亮度可达3000cd/m²，透明度超过85%，即使在明亮的环境中也能实现高亮度的图像显示。未来，这种平面HOE屏幕有望促进新型通信方式，应用于收银台、线下金融咨询、实时字幕显示等场景。参考：索尼
