Display 3D Holográfico de Campo de Luz: Visão Clara e sem Distorção para Realidade Aumentada

Visão Geral

• Um novo método removeria distorções visuais em displays 3D sem ópticas adicionais mais pesadas.
• O sistema cria uma imagem 3D clara no espaço, tornando-o adequado para aplicações de AR.

Interagimos principalmente com conteúdo digital através de teclados e painéis de toque 2D. No entanto, tecnologias como Realidade Virtual (VR) e Realidade Aumentada (AR) prometem atualmente mais liberdade dessas restrições.

Dispositivos VR/AR têm suas próprias desvantagens, por exemplo, tendência a induzir fadiga ocular, tontura e enjoo de movimento devido aos seus designs baseados em estereoscopia. Uso prolongado desses dispositivos pode aumentar a sensação de náusea e distorção, também conhecida como VR sickness.

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 sucesso comercial.

Como Funciona?

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

Displays 3D verdadeiros como holografia e dispositivos de display 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.

Por isso, os pesquisadores primeiro calcularam a modulação necessária e depois transformaram os dados em sinais de luz usando um LCD. Esses sinais são então alimentados a outros instrumentos ópticos como combinadores de feixe, espelhos e lentes.

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

Para gravar/imprimir vários componentes ópticos de uma só vez, a equipe desenvolveu um método chamado Elemento Óptico Holográfico Projetado Digitalmente (DDHOE). Este método pode gravar todas as características de diferentes componentes ópticos, sem exigir que os componentes reais estejam fisicamente presentes ali.

Fonte: The Optical Society

Basicamente, o objetivo é medir o holograma de todas as características 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 fina folha de material fotossensível.

A equipe já testou esta técnica em um display 3D de campo de luz head-up. Como é um sistema see-through que produz imagens/vídeos 3D, a tecnologia pode ter uma variedade de aplicações em AR.

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

Como É Diferente de Outros Métodos?

Em técnicas tradicionais, a luz do projetor se espalha antes de atingir o array 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 um display maior, tem que aumentar o tamanho das lentes de colimação, o que aumenta o custo dos componentes – a principal razão pela qual essas técnicas não alcançaram sucesso comercial.

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O novo método, por outro lado, incorpora as funções de colimação no próprio array de micro-lentes fabricando-o com DDHOE. Isso elimina a necessidade de ópticas de colimação mais pesadas. Os pesquisadores acreditam que sua técnica em breve substituirá os modelos existentes que usam componentes ópticos volumosos.