Le potenziali applicazioni degli ologrammi digitali tridimensionali (3D) sono enormi. Oltre all'arte e allo spettacolo, vari campi tra cui l'imaging biomedico, visualizzazione scientifica, progettazione ingegneristica, e i display potrebbero trarre vantaggio da questa tecnologia. Per esempio, la creazione di organi a grandezza naturale per l'analisi 3D da parte dei medici potrebbe essere utile, ma è rimasta una sfida a causa della limitazione delle tecniche di generazione di ologrammi.
Un team di ricerca guidato dal professor YongKeun Park del Dipartimento di Fisica del Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) ha trovato una soluzione e sviluppato un display olografico 3D che esegue più di 2, 600 volte meglio dei display olografici 3D esistenti. Questo studio dovrebbe migliorare le dimensioni limitate e l'angolo di visione delle immagini 3D, che erano un grosso problema degli attuali display olografici. Lo studio è stato pubblicato online in Fotonica della natura il 23 gennaio 2017.
ologrammi 3D, che appaiono spesso nei film di fantascienza, sono una tecnologia familiare al pubblico, ma gli ologrammi nei film sono creati con effetti di computer grafica. I metodi per creare veri ologrammi 3D sono ancora allo studio in laboratorio. Per esempio, a causa della difficoltà di generare immagini 3D reali, i recenti dispositivi di realtà virtuale (VR) e realtà aumentata (AR) proiettano due diverse immagini bidimensionali (2D) su un visualizzatore per indurre illusioni ottiche.
Per creare un ologramma 3D che può essere visualizzato senza attrezzature speciali come occhiali 3D, il fronte d'onda della luce deve essere controllato utilizzando modulatori del fronte d'onda come i modulatori di luce spaziale (SLM) e gli specchi deformabili (DM). Un modulatore del fronte d'onda è un dispositivo di manipolazione ottica in grado di controllare la direzione della propagazione della luce.
Però, la più grande limitazione all'utilizzo di questi modulatori come display 3D è il numero di pixel. Il gran numero di pixel che sono racchiusi nei display ad alta risoluzione sviluppati negli ultimi anni sono adatti per un'immagine 2D, e la quantità di informazioni contenute in quei pixel non può produrre un'immagine 3D. Per questa ragione, un'immagine 3D che può essere realizzata con la tecnologia del modulatore del fronte d'onda esistente ha una dimensione di 1 cm con un angolo di visione stretto di 3 gradi, cosa tutt'altro che praticabile.
In alternativa, I ricercatori KAIST hanno utilizzato un DM e hanno aggiunto due successivi diffusori olografici per diffondere la luce. Diffondendo la luce in molte direzioni, questo consente un angolo di visione più ampio e un'immagine più grande, ma si traduce in campi di macchie di volume, che sono causati dall'interferenza di più luce diffusa. I campi di macchie di volume casuale non possono essere utilizzati per visualizzare immagini 3D.
Per fissare il problema, i ricercatori hanno impiegato una tecnica di modellazione del fronte d'onda per controllare i campi. Di conseguenza, sono riusciti a produrre un'immagine olografica 3D migliorata con un angolo di visione di 35 gradi in un volume di 2 cm di lunghezza, larghezza, e altezza. Questo ha prodotto una performance che era di circa 2, 600 volte più forte della definizione dell'immagine originale generata quando hanno usato un DM senza un diffusore.
Il professor Park ha detto, "In precedenza si pensava che la luce diffusa interferisse con il riconoscimento degli oggetti, ma abbiamo dimostrato che gli attuali display 3D possono essere migliorati in modo significativo con un maggiore angolo di visione e dimensioni dell'immagine controllando adeguatamente la luce diffusa".
Hyeonseung Yu, chi è l'autore principale di questo articolo di ricerca e un dottorando nel Dipartimento di Fisica, KAIST, ha osservato che questa tecnologia rappresenta un buon inizio per lo sviluppo di un modello pratico per display ologrammi 3D dinamici che possono essere goduti senza la necessità di occhiali speciali. "Questo approccio può essere applicato anche alla tecnologia AR e VR per migliorare la risoluzione dell'immagine e gli angoli di visualizzazione, "aggiunse Yu.
