As aplicações potenciais de hologramas digitais tridimensionais (3D) são enormes. Além de artes e entretenimento, vários campos, incluindo imagens biomédicas, visualização científica, design de engenharia, e os monitores podem se beneficiar dessa tecnologia. Por exemplo, criar órgãos em tamanho real para análise 3D por médicos pode ser útil, mas permaneceu um desafio devido à limitação das técnicas de geração de holograma.
Uma equipe de pesquisa liderada pelo professor YongKeun Park, do Departamento de Física do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia (KAIST), apresentou uma solução e desenvolveu um visor holográfico 3D com desempenho superior a 2, 600 vezes melhor do que os monitores holográficos 3D existentes. Espera-se que este estudo melhore o tamanho limitado e o ângulo de visão de imagens 3D, que eram um grande problema das exibições holográficas atuais. O estudo foi publicado online em Nature Photonics em 23 de janeiro, 2017
Hologramas 3D, que costumam aparecer em filmes de ficção científica, são uma tecnologia familiar ao público, mas os hologramas em filmes são criados com efeitos gráficos de computador. Métodos para criar hologramas 3D verdadeiros ainda estão sendo estudados em laboratório. Por exemplo, devido à dificuldade de gerar imagens 3D reais, Dispositivos de realidade virtual (VR) e realidade aumentada (AR) recentes projetam duas imagens bidimensionais (2D) diferentes em um visualizador para induzir ilusões de ótica.
Para criar um holograma 3D que pode ser visualizado sem equipamentos especiais, como óculos 3D, a frente de onda da luz deve ser controlada usando moduladores de frente de onda, como moduladores de luz espacial (SLMs) e espelhos deformáveis (DMs). Um modulador de frente de onda é um dispositivo de manipulação óptica que pode controlar a direção da propagação da luz.
Contudo, a maior limitação do uso desses moduladores como monitores 3D é o número de pixels. O grande número de pixels que são empacotados em monitores de alta resolução desenvolvidos nos últimos anos são adequados para uma imagem 2D, e a quantidade de informações contidas nesses pixels não pode produzir uma imagem 3D. Por esta razão, uma imagem 3D que pode ser feita com a tecnologia de modulador de frente de onda existente tem 1 cm de tamanho e um ângulo de visão estreito de 3 graus, o que está longe de ser praticável.
Como uma alternativa, Os pesquisadores do KAIST usaram um DM e adicionaram dois difusores holográficos sucessivos para espalhar a luz. Espalhando luz em várias direções, isso permite um ângulo de visão mais amplo e uma imagem maior, mas resulta em campos de manchas de volume, que são causados pela interferência de luz espalhada múltipla. Os campos de manchas de volume aleatório não podem ser usados para exibir imagens 3D.
Para consertar o problema, os pesquisadores empregaram uma técnica de modelagem de frente de onda para controlar os campos. Como resultado, eles conseguiram produzir uma imagem holográfica 3D aprimorada com um ângulo de visão de 35 graus em um volume de 2 cm de comprimento, largura, e altura. Isso resultou em um desempenho de cerca de 2, 600 vezes mais forte do que a definição da imagem original gerada quando eles usaram um DM sem difusor.
Professor Park disse, "Acreditava-se que a dispersão de luz interferia no reconhecimento de objetos, mas demonstramos que as telas 3D atuais podem ser melhoradas significativamente com um maior ângulo de visão e tamanho da imagem, controlando adequadamente a luz difusa. "
Hyeonseung Yu, que é o autor principal deste artigo de pesquisa e um candidato a doutorado no Departamento de Física, KAIST, observou que esta tecnologia sinaliza um bom começo para desenvolver um modelo prático para monitores de holograma 3D dinâmicos que podem ser apreciados sem a necessidade de óculos especiais. "Esta abordagem também pode ser aplicada à tecnologia AR e VR para melhorar a resolução da imagem e os ângulos de visão, "adicionou Yu.
