Affichage 3D pratique généré par holographie et technologie de champ lumineux

• Une nouvelle méthode supprimerait les distorsions visuelles dans les écrans 3D sans optique supplémentaire plus lourde.
• Le système crée une image 3D claire dans l'espace, ce qui le rend adapté aux applications de RA.

Nous interagissons principalement avec le contenu numérique via des claviers et des écrans tactiles 2D. Cependant, des technologies telles que la réalité virtuelle (VR) et la réalité augmentée (AR) promettent aujourd'hui une plus grande liberté face à ces restrictions.

Les appareils VR/AR ont leurs propres inconvénients, par exemple, une tendance à provoquer une fatigue oculaire, des étourdissements et le mal des transports en raison de leurs conceptions basées sur la stéréoscopie. Une utilisation plus longue de ces appareils pourrait augmenter la sensation de nausée et de distorsion, également connue sous le nom de mal de la réalité virtuelle.

Pour surmonter ces limitations, des chercheurs en Belgique et au Japon ont commencé à explorer une combinaison d'holographie et de technologie de champ lumineux. Bien que cela nécessite un équipement supplémentaire, ils ont essayé de maintenir la taille et le coût bas afin qu'il puisse atteindre un succès commercial.

Comment ça marche ?

Les caractéristiques des objets (telles que la taille, la couleur, la texture, la hauteur, la distance) sont définies par la lumière diffusée par eux dans différentes directions à différentes intensités. Les yeux humains voient ces rayons modulés et envoient des signaux au cerveau où ces traits caractéristiques sont recréés.

Les véritables affichages 3D comme l'holographie et les dispositifs d'affichage à champ lumineux peuvent générer les mêmes rayons modulés sans la présence d'un objet réel. Cependant, reconstruire avec précision toutes les caractéristiques de l'objet est un processus coûteux.

C'est pourquoi les chercheurs ont d'abord calculé la modulation requise, puis transformé les données en signaux lumineux à l'aide d'un écran LCD. Ces signaux sont ensuite transmis à d'autres instruments optiques tels que des combinateurs de faisceaux, des miroirs et des lentilles.

Ils ont développé un élément optique holographique avec une fine couche d'élément photosensible capable de reproduire les tâches de plusieurs modules optiques. Il est principalement composé de verre qui détermine la qualité et les performances de l'écran.

Pour enregistrer/imprimer plusieurs composants optiques en une seule fois, l'équipe a développé une méthode appelée Digitally Designed Holographic Optical Element (abréviation de DDHOE). Cette méthode peut enregistrer toutes les caractéristiques des différents composants optiques, sans nécessiter la présence physique des composants réels.

Source :The Optical Society 

Fondamentalement, l'objectif est de mesurer l'hologramme des caractéristiques de tous les composants et de les recréer optiquement ensemble à l'aide d'un laser et d'un écran LCD. Les signaux optiques finaux ressemblent à la même lumière modulée par tous les composants réels ensemble. L'hologramme enregistré est finalement projeté sur la fine feuille de matériau photosensible.

(a) matrice de lentilles DDHOE, (c) scène 3D générée par ordinateur, (d) image 3D finale | Crédit : Boaz Jessie Jackin

L'équipe a déjà testé cette technique sur un affichage 3D tête haute à champ lumineux. Puisqu'il s'agit d'un système transparent qui produit des images/vidéos 3D, la technologie pourrait avoir diverses applications en RA.

Pour afficher des images multi-vues sur une vitre (film à matrice de microlentilles), le système utilise un projecteur 2D conventionnel. Ce film mince module la lumière provenant du projecteur et recrée l'image en 3D dans l'espace.

En quoi est-ce différent des autres méthodes ?

Dans les techniques traditionnelles, la lumière du projecteur se disperse avant de frapper le réseau de micro-lentilles. Cela déforme l'image 3D finale dans l'espace. Pour résoudre ce problème, vous devez collimater les lumières du projecteur en un faisceau parallèle.

Cependant, si vous souhaitez un écran plus grand, vous devez augmenter la taille des lentilles de collimation, ce qui augmente le coût des composants - la principale raison pour laquelle ces techniques n'ont pas obtenu de succès commercial.

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La nouvelle méthode, d'autre part, intègre les fonctions de collimation sur le réseau de micro-lentilles lui-même en le fabriquant avec DDHOE. Cela élimine le besoin d'optiques de collimation plus lourdes. Les chercheurs pensent que leur technique remplacera bientôt les modèles existants qui utilisent des composants optiques volumineux.