Tela 3D prática gerada por holografia e tecnologia de campo de luz

• Um novo método removeria as distorções visuais em monitores 3D sem ótica adicional mais pesada.
• O sistema cria uma imagem 3D nítida no espaço, o que o torna adequado para aplicativos de RA.

Nós interagimos principalmente com o conteúdo digital por meio de teclados e painéis de toque 2D. No entanto, tecnologias como Realidade Virtual (VR) e Realidade Aumentada (AR) prometem hoje em dia mais liberdade dessas restrições.

Os dispositivos VR / AR têm suas próprias desvantagens, por exemplo, uma tendência a induzir cansaço visual, tontura e enjôo devido aos seus designs baseados em estereoscopia. O uso prolongado desses dispositivos pode aumentar a sensação de náusea e distorção, também conhecida como doença de RV.

Para superar essas limitações, pesquisadores na Bélgica e no Japão começaram a explorar uma combinação de holografia e tecnologia de campo de luz. Embora isso exija equipamento adicional, eles tentaram manter o tamanho e o custo baixos para que pudesse alcançar o sucesso comercial.

Como funciona?

As características dos objetos (como tamanho, cor, textura, altura, distância) são definidas pela luz espalhada por eles em diferentes direções e em diferentes intensidades. Os olhos humanos veem esses raios modulados e enviam sinais ao cérebro, onde esses traços característicos são recriados.

Os monitores 3D verdadeiros, como holografia e dispositivos de exibição de campo de luz, podem gerar os mesmos raios modulados sem a presença de um objeto real. No entanto, reconstruir com precisão todas as características do objeto é um processo caro.

É por isso que os pesquisadores primeiro calcularam a modulação necessária e, em seguida, transformaram os dados em sinais de luz usando um LCD. Esses sinais são posteriormente enviados para outros instrumentos ópticos, como combinadores de feixe, espelhos e lentes.

Eles desenvolveram um elemento óptico holográfico com uma fina camada de elemento fotossensível que é capaz de replicar trabalhos de vários módulos ópticos. É principalmente feito de vidro que determina a qualidade e o desempenho da tela.

Para gravar / imprimir vários componentes ópticos de uma vez, a equipe desenvolveu um método denominado Elemento óptico holográfico projetado digitalmente (abreviação de DDHOE). Este método pode registrar todos os recursos característicos de diferentes componentes ópticos, sem exigir que os componentes reais estejam fisicamente presentes.

Fonte:The Optical Society

Basicamente, o objetivo é medir o holograma de todos os recursos dos componentes e recriá-los opticamente juntos usando um laser e LCD. Os sinais ópticos finais se assemelham à mesma luz modulada por todos os componentes reais juntos. O holograma gravado é finalmente projetado na folha fina de material fotossensível.

(a) matriz de lentes DDHOE, (c) cena 3D gerada por computador, (d) imagem 3D final | Crédito:Boaz Jessie Jackin

A equipe já testou essa técnica em um display 3D de campo de luz frontal. Por ser um sistema transparente que emite imagens / vídeos 3D, a tecnologia pode ter uma variedade de aplicações em RA.

Para exibir imagens multi-view em um vidro (filme de microlens array), o sistema usa um projetor 2D convencional. Este filme fino modula a luz que vem do projetor e recria a imagem em 3D no espaço.

Como é diferente de outro método?

Em técnicas tradicionais, a luz do projetor se espalha antes de atingir a matriz de micro-lentes. Isso distorce a imagem 3D final no espaço. Para corrigir isso, você precisa colimar as luzes do projetor em um feixe paralelo.

No entanto, se você quiser uma tela maior, terá que aumentar o tamanho das lentes de colimação, o que aumenta o custo dos componentes - o principal motivo pelo qual essas técnicas não alcançaram nenhum sucesso comercial.

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O novo método, por outro lado, incorpora as funções de colimação na própria matriz de micro-lentes, fabricando-a com DDHOE. Isso elimina a necessidade de óticas de colimação mais pesadas. Os pesquisadores acreditam que sua técnica em breve substituirá os modelos existentes que usam componentes ópticos volumosos.