Pantallas holográficas reales que utilizan la tecnología de visualización actual

La tecnología de visualización holográfica en 3D se basa en reproducir con precisión el campo de ondas emitido por un objeto o una escena bajo iluminación. En teoría, esta tecnología debería proporcionar al observador una inmersión perfecta, incluidas todas las claves de profundidad relevantes, un ángulo de visión de 180 grados y una gran profundidad de campo. Sin embargo, en aplicaciones prácticas, las pantallas holográficas dinámicas se enfrentan a muchas limitaciones, especialmente en términos de tamaño de pantalla y ángulo de visión, que se originan en la limitación del número de píxeles disponibles. Para reproducir la estructura fina de un holograma en la superficie macroscópica de una pantalla se requiere una gran cantidad de píxeles.

En los últimos años, muchos estudios han intentado resolver este problema, incluso mediante multiplexación temporal de hologramas parciales, medios holográficos regrabables, multiplexación temporal o espacial de moduladores de campo de luz (SLM) y dirigiendo datos holográficos a los consumidores mediante proyección ocular y otros métodos. A pesar de esto, actualmente no existe ningún método que pueda lograr una visualización de datos holográficos a velocidad de video y, al mismo tiempo, proporcionar un efecto de visualización de gran ángulo de visión en tamaños de pantalla tradicionales. Otros métodos, como la formación de imágenes integrales o los estereogramas holográficos, aunque son capaces de reproducir efectos visuales dependientes de la perspectiva, a menudo sufren de baja resolución o rango de profundidad limitado.

El principal problema que se destaca es la gran cantidad de píxeles necesarios para reproducir con precisión un campo de ondas holográfico, lo que puede ser un obstáculo para lograr pantallas holográficas de gran escala y alta calidad. El pasaje propone una solución basada en píxeles funcionales, donde el campo de ondas se descompone en segmentos locales que se aproximan mediante polinomios, lo que reduce la necesidad de una matriz de píxeles extensa.

Para desglosar los puntos clave:

1. Pantallas holográficas y limitaciones de píxeles :

   • Los hologramas requieren una gran cantidad de píxeles para recrear los detalles finos y las señales de profundidad que contribuyen a su apariencia realista. El desafío es que las pantallas actuales no pueden manejar la complejidad de generar hologramas dinámicos, a gran escala y de alta resolución en tiempo real debido a estas limitaciones.

2. Enfoques para superar el problema de los píxeles :

   • Se han explorado varias estrategias para abordar estas limitaciones, como la multiplexación temporal y espacial, las pantallas montadas en la cabeza y los enfoques cercanos al ojo, pero ninguna ha logrado ofrecer una pantalla holográfica a gran escala, de alta calidad y con velocidad de video y con un amplio ángulo de visión.

3. Píxeles funcionales :

   • El nuevo enfoque propuesto en este artículo implica píxeles funcionales , que pueden representar campos de ondas completos (como una distribución de fase lineal) en lugar de solo puntos de luz individuales. Al utilizar dispositivos como conjuntos de microespejos (MMA), que pueden inclinar, bascular y mover con un pistón espejos individuales, se puede reducir drásticamente la cantidad de píxeles necesarios y, al mismo tiempo, reproducir los datos holográficos esenciales.

4. Segmentación polinomial de campos de ondas :

   • En lugar de intentar representar el holograma completo a nivel de píxel, la idea es aproximar partes del campo de ondas mediante polinomios. Esta técnica permite reducir el producto espacio-ancho de banda (SBP) sin comprometer significativamente la calidad de la imagen holográfica.

5. Ejemplo práctico y prueba :

   • Los autores presentan un método para descomponer el campo de ondas holográficas en segmentos de ondas planas y probar la calidad de la reconstrucción para varios niveles de segmentación. También planean validar experimentalmente el método utilizando moduladores de luz espacial (SLM), que pueden modular la fase y permitir comparaciones entre el campo de ondas aproximado y el verdadero.

Posibles aplicaciones y desafíos:

• Aplicaciones : Este enfoque podría ser particularmente útil en áreas como pantallas 3D inmersivas, realidad aumentada (RA) y realidad virtual (RV), donde los hologramas grandes y de alta calidad son cruciales.
• Desafíos : El éxito del método dependerá de la capacidad de aproximar con precisión los campos de ondas manteniendo al mismo tiempo una alta fidelidad visual. El uso de píxeles funcionales requiere una calibración y una prueba cuidadosas para garantizar que la modulación de fase no degrade la calidad de los hologramas reconstruidos.