I ricercatori hanno sviluppato un metodo di visualizzazione 3D a colori che utilizza lo schermo di uno smartphone anziché un laser per creare immagini olografiche. Con un ulteriore sviluppo, il nuovo approccio potrebbe essere utile per i display di realtà aumentata o virtuale.
Sia che i display di realtà aumentata e virtuale vengano utilizzati per giochi, istruzione o altre applicazioni, l'integrazione dei display 3D può creare un'esperienza utente più realistica e interattiva.
"Sebbene le tecniche di olografia possano creare una rappresentazione 3D di oggetti dall'aspetto molto reale, gli approcci tradizionali non sono pratici perché si basano su sorgenti laser", ha affermato il leader del gruppo di ricerca Ryoichi Horisaki dell'Università di Tokyo in Giappone. "I laser emettono una luce coerente che è facile da controllare, ma rendono il sistema complesso, costoso e potenzialmente dannoso per gli occhi."
In Lettere ottica , i ricercatori descrivono il loro nuovo metodo, che si basa sull'olografia generata dal computer (CGH). Grazie a un nuovo algoritmo sviluppato, sono stati in grado di utilizzare solo un iPhone e un componente ottico chiamato modulatore spaziale della luce per riprodurre un'immagine a colori 3D composta da due strati olografici.
"Crediamo che questo metodo potrebbe eventualmente essere utile per ridurre al minimo l'ottica, ridurre i costi e diminuire il potenziale danno agli occhi nelle future interfacce visive e applicazioni di visualizzazione 3D", ha affermato Otoya Shigematsu, il primo autore dell'articolo. "Più specificamente, ha il potenziale per migliorare le prestazioni dei display vicini all'occhio, come quelli utilizzati nei visori per realtà virtuale di fascia alta."
Un approccio più pratico
Sebbene CGH utilizzi algoritmi per produrre immagini, in genere è necessaria la luce coerente di un laser per visualizzare queste immagini olografiche. In uno studio precedente, i ricercatori hanno dimostrato che la luce spaziotemporalmente incoerente emessa da un diodo emettitore di luce bianco chip-on-board potrebbe essere utilizzata per la CGH. Tuttavia, questa configurazione richiedeva due modulatori spaziali della luce, dispositivi che controllano i fronti d'onda della luce, il che è poco pratico a causa del loro costo.
Nel nuovo studio, i ricercatori hanno sviluppato un metodo CGH incoerente meno costoso e più pratico. "Questo lavoro è in linea con l'attenzione del nostro laboratorio sull'imaging computazionale, un campo di ricerca dedicato all'innovazione dei sistemi di imaging ottico integrando l'ottica con la scienza dell'informazione", ha affermato Horisaki. "Ci concentriamo sulla riduzione al minimo dei componenti ottici e sull'eliminazione dei requisiti poco pratici nei sistemi ottici convenzionali."
Il nuovo approccio fa passare la luce dallo schermo attraverso un modulatore di luce spaziale, che presenta più strati di un’immagine 3D a colori. Sebbene possa sembrare semplice, è stato necessario modellare attentamente il processo di propagazione della luce incoerente dallo schermo e quindi utilizzare queste informazioni per sviluppare un nuovo algoritmo che coordinasse la luce proveniente dallo schermo del dispositivo con un singolo modulatore di luce spaziale.
"I display olografici che utilizzano luce a bassa coerenza potrebbero consentire visualizzazioni 3D realistiche riducendo potenzialmente i costi e la complessità", ha affermato Shigematsu. "Sebbene diversi gruppi, incluso il nostro, abbiano dimostrato display olografici utilizzando luce a bassa coerenza, abbiamo portato questo concetto all'estremo utilizzando il display di uno smartphone."
Per dimostrare il nuovo metodo, i ricercatori hanno creato una riproduzione ottica a due strati di un’immagine 3D a colori visualizzando uno strato olografico sullo schermo di un iPhone 14 Pro e un secondo strato su un modulatore di luce spaziale. L'immagine risultante misurava pochi millimetri su ciascun lato.
I ricercatori stanno ora lavorando per migliorare la tecnologia in modo che possa visualizzare immagini 3D più grandi con più livelli. Livelli aggiuntivi renderebbero le immagini più realistiche migliorando la risoluzione spaziale e consentendo agli oggetti di apparire a diverse profondità o distanze dallo spettatore.
Ulteriori informazioni: Otoya Shigematsu et al, Olografia generata dal computer con visualizzazione ordinaria, Lettere ottiche (2024). DOI:10.1364/OL.516005
Informazioni sul giornale: Lettere di ottica
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