Los investigadores han desarrollado un método de visualización 3D a todo color que utiliza la pantalla de un teléfono inteligente en lugar de un láser para crear imágenes holográficas. Con un mayor desarrollo, el nuevo enfoque podría ser útil para pantallas de realidad virtual o aumentada.
Ya sea que se utilicen pantallas de realidad virtual y aumentada para juegos, educación u otras aplicaciones, la incorporación de pantallas 3D puede crear una experiencia de usuario más realista e interactiva.
"Aunque las técnicas de holografía pueden crear una representación 3D de objetos de aspecto muy real, los enfoques tradicionales no son prácticos porque dependen de fuentes láser", dijo el líder del equipo de investigación Ryoichi Horisaki de la Universidad de Tokio en Japón. "Los láseres emiten luz coherente que es fácil de controlar, pero hacen que el sistema sea complejo, costoso y potencialmente dañino para los ojos".
In Cartas ópticasLos investigadores describen su nuevo método, basado en la holografía generada por ordenador (CGH). Gracias a un nuevo algoritmo que desarrollaron, pudieron utilizar solo un iPhone y un componente óptico llamado modulador de luz espacial para reproducir una imagen en color 3D que constaba de dos capas holográficas.
"Creemos que este método podría eventualmente ser útil para minimizar la óptica, reducir costos y disminuir el daño potencial a los ojos en futuras interfaces visuales y aplicaciones de visualización 3D", dijo Otoya Shigematsu, primer autor del artículo. "Más específicamente, tiene el potencial de mejorar el rendimiento de las pantallas cercanas al ojo, como las que se utilizan en los cascos de realidad virtual de alta gama".
Un enfoque más práctico
Aunque CGH utiliza algoritmos para producir imágenes, normalmente se requiere luz coherente de un láser para mostrar estas imágenes holográficas. En un estudio anterior, los investigadores demostraron que la luz espaciotemporalmente incoherente emitida por un diodo emisor de luz blanco integrado en un chip podría usarse para CGH. Sin embargo, esta configuración requería dos moduladores de luz espaciales (dispositivos que controlan los frentes de onda de la luz), lo cual no resulta práctico debido a su coste.
En el nuevo estudio, los investigadores desarrollaron un método CGH incoherente menos costoso y más práctico. "Este trabajo se alinea con el enfoque de nuestro laboratorio en imágenes computacionales, un campo de investigación dedicado a innovar sistemas de imágenes ópticas mediante la integración de la óptica con la ciencia de la información", dijo Horisaki. "Nos centramos en minimizar los componentes ópticos y eliminar los requisitos poco prácticos de los sistemas ópticos convencionales".
El nuevo enfoque pasa la luz de la pantalla a través de un modulador de luz espacial, que presenta múltiples capas de una imagen 3D a todo color. Aunque esto puede parecer simple, requirió modelar cuidadosamente el proceso de propagación incoherente de la luz desde la pantalla y luego usar esta información para desarrollar un nuevo algoritmo que coordinara la luz proveniente de la pantalla del dispositivo con un único modulador de luz espacial.
Imágenes holográficas desde un teléfono inteligente.
"Las pantallas holográficas que utilizan luz de baja coherencia podrían permitir visualizaciones 3D realistas y, al mismo tiempo, reducir potencialmente los costos y la complejidad", dijo Shigematsu. "Aunque varios grupos, incluido el nuestro, han demostrado pantallas holográficas utilizando luz de baja coherencia, llevamos este concepto al extremo utilizando la pantalla de un teléfono inteligente".
Para demostrar el nuevo método, los investigadores crearon una reproducción óptica de dos capas de una imagen 3D a todo color mostrando una capa holográfica en la pantalla de un iPhone 14 Pro y una segunda capa en un modulador de luz espacial. La imagen resultante midió unos pocos milímetros de cada lado.
Los investigadores ahora están trabajando para mejorar la la tecnología para que pueda mostrar imágenes 3D más grandes con más capas. Las capas adicionales harían que las imágenes parecieran más realistas al mejorar la resolución espacial y permitir que los objetos aparezcan a varias profundidades o distancias diferentes del espectador.