Práctica pantalla 3D generada por tecnología de holografía y campo de luz

• Un nuevo método eliminaría las distorsiones visuales en las pantallas 3D sin ópticas adicionales más pesadas.
• El sistema crea una imagen 3D clara en el espacio que lo hace adecuado para aplicaciones de RA.

Principalmente interactuamos con contenido digital a través de teclados y paneles táctiles 2D. Sin embargo, tecnologías como la realidad virtual (VR) y la realidad aumentada (AR) prometen hoy en día más liberarse de estas restricciones.

Los dispositivos VR / AR tienen sus propias desventajas, por ejemplo, una tendencia a inducir fatiga visual, mareos y mareos debido a sus diseños basados ​​en estereoscopía. El uso prolongado de estos dispositivos podría aumentar la sensación de náuseas y distorsión, lo que también se conoce como enfermedad de la realidad virtual.

Para superar estas limitaciones, investigadores de Bélgica y Japón han comenzado a explorar una combinación de tecnología de holografía y campo de luz. Aunque esto requiere equipo adicional, han tratado de mantener el tamaño y el costo bajos para que pueda lograr el éxito comercial.

¿Cómo funciona?

Las características de los objetos (tales como tamaño, color, textura, altura, distancia) están definidas por la luz que dispersan en diferentes direcciones a diferentes intensidades. Los ojos humanos ven estos rayos modulados y envían señales al cerebro donde se recrean esos rasgos característicos.

Las pantallas en 3D verdaderas, como la holografía y los dispositivos de visualización de campo de luz, pueden generar los mismos rayos modulados sin la presencia de un objeto real. Sin embargo, reconstruir con precisión todas las características del objeto es un proceso costoso.

Es por eso que los investigadores primero calcularon la modulación requerida y luego transformaron los datos en señales de luz usando una pantalla LCD. Estas señales se alimentan además a otros instrumentos ópticos como combinadores de haz, espejos y lentes.

Desarrollaron un elemento óptico holográfico con una fina capa de elemento fotosensible que es capaz de replicar trabajos de varios módulos ópticos. Está hecho principalmente de vidrio que determina la calidad y el rendimiento de la pantalla.

Para grabar / imprimir varios componentes ópticos de una vez, el equipo desarrolló un método llamado Elemento óptico holográfico diseñado digitalmente (abreviatura de DDHOE). Este método puede registrar todas las características de los diferentes componentes ópticos, sin necesidad de que los componentes reales estén físicamente presentes allí.

Fuente:The Optical Society

Básicamente, el objetivo es medir el holograma de las características de todos los componentes y recrearlos ópticamente juntos utilizando un láser y una pantalla LCD. Las señales ópticas finales se asemejan a la misma luz modulada por todos los componentes reales juntos. El holograma grabado finalmente se proyecta en la delgada hoja de material fotosensible.

(a) matriz de lentes DDHOE, (c) escena 3D generada por computadora, (d) imagen 3D final | Crédito:Boaz Jessie Jackin

El equipo ya ha probado esta técnica en una pantalla 3D de campo de luz frontal. Dado que es un sistema transparente que genera imágenes / videos en 3D, la tecnología podría tener una variedad de aplicaciones en AR.

Para mostrar imágenes de múltiples vistas en un vidrio (película de matriz de microlentes), el sistema utiliza un proyector 2D convencional. Esta fina película modula la luz procedente del proyector y recrea la imagen en 3D en el espacio.

¿En qué se diferencia de otro método?

En las técnicas tradicionales, la luz del proyector se dispersa antes de golpear la matriz de microlentes. Esto distorsiona la imagen 3D final en el espacio. Para solucionar este problema, debe colimar las luces del proyector en un haz paralelo.

Sin embargo, si desea una pantalla más grande, debe aumentar el tamaño de las lentes de colimación, lo que eleva el costo de los componentes, la razón principal por la que estas técnicas no han logrado ningún éxito comercial.

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El nuevo método, por otro lado, incorpora las funciones de colimación en la propia matriz de microlentes al fabricarla con DDHOE. Esto elimina la necesidad de una óptica de colimación más pesada. Los investigadores creen que su técnica pronto reemplazará a los modelos existentes que utilizan componentes ópticos voluminosos.