Las aplicaciones potenciales de los hologramas digitales tridimensionales (3D) son enormes. Además de las artes y el entretenimiento, varios campos que incluyen imágenes biomédicas, visualización científica, diseño de ingeniería, y las pantallas podrían beneficiarse de esta tecnología. Por ejemplo, la creación de órganos de tamaño completo para el análisis 3D por parte de los médicos podría ser útil, pero siguió siendo un desafío debido a la limitación de las técnicas de generación de hologramas.

Un equipo de investigación dirigido por el profesor YongKeun Park del Departamento de Física del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST) ha encontrado una solución y ha desarrollado una pantalla holográfica 3D que rinde más de 2, 600 veces mejor que las pantallas holográficas 3D existentes. Se espera que este estudio mejore el tamaño limitado y el ángulo de visión de las imágenes en 3D, que eran un problema importante de las pantallas holográficas actuales. El estudio fue publicado en línea en Fotónica de la naturaleza el 23 de enero 2017.

Hologramas 3D, que aparecen a menudo en películas de ciencia ficción, son una tecnología familiar para el público, pero los hologramas de las películas se crean con efectos gráficos de computadora. Los métodos para crear verdaderos hologramas en 3D aún se están estudiando en el laboratorio. Por ejemplo, debido a la dificultad de generar imágenes reales en 3D, Los dispositivos recientes de realidad virtual (VR) y realidad aumentada (AR) proyectan dos imágenes bidimensionales (2D) diferentes en un espectador para inducir ilusiones ópticas.

Para crear un holograma 3D que se pueda ver sin equipo especial como gafas 3D, el frente de onda de la luz debe controlarse mediante moduladores de frente de onda, como moduladores de luz espacial (SLM) y espejos deformables (DM). Un modulador de frente de onda es un dispositivo de manipulación óptica que puede controlar la dirección de propagación de la luz.

Sin embargo, la mayor limitación para usar estos moduladores como pantallas 3D es el número de píxeles. La gran cantidad de píxeles que se empaquetan en pantallas de alta resolución desarrolladas en los últimos años son adecuadas para una imagen 2D, y la cantidad de información contenida en esos píxeles no puede producir una imagen en 3D. Por esta razón, una imagen 3D que se puede hacer con la tecnología de modulador de frente de onda existente tiene un tamaño de 1 cm con un ángulo de visión estrecho de 3 grados, que está lejos de ser practicable.

Como alternativa, Los investigadores de KAIST utilizaron un DM y agregaron dos difusores holográficos sucesivos para dispersar la luz. Al dispersar la luz en muchas direcciones, esto permite un ángulo de visión más amplio y una imagen más grande, pero da como resultado campos de puntos de volumen, que son causados ​​por la interferencia de múltiples luces dispersas. Los campos de moteado de volumen aleatorio no se pueden utilizar para mostrar imágenes en 3D.

Para solucionar el problema, los investigadores emplearon una técnica de formación de frente de onda para controlar los campos. Como resultado, lograron producir una imagen holográfica 3D mejorada con un ángulo de visión de 35 grados en un volumen de 2 cm de longitud, ancho, y altura. Esto produjo una actuación de aproximadamente 2, 600 veces más fuerte que la definición de imagen original generada cuando usaron un DM sin difusor.

El profesor Park dijo:"Anteriormente se creía que la dispersión de la luz interfería con el reconocimiento de objetos, pero hemos demostrado que las pantallas 3D actuales se pueden mejorar significativamente con un mayor ángulo de visión y tamaño de imagen controlando adecuadamente la luz dispersa ".

Hyeonseung Yu, quien es el autor principal de este artículo de investigación y candidato a doctorado en el Departamento de Física, KAIST, señaló que esta tecnología señala un buen comienzo para desarrollar un modelo práctico para pantallas de hologramas 3D dinámicos que se pueden disfrutar sin la necesidad de anteojos especiales. "Este enfoque también se puede aplicar a la tecnología AR y VR para mejorar la resolución de la imagen y los ángulos de visión, "añadió Yu.