Los investigadores combinaron dos tecnologías de visualización de campo de luz diferentes para proyectar imágenes en 3D a gran escala con una resolución casi limitada por difracción. Se muestra su configuración óptica. Crédito:Byoungho Lee, Universidad Nacional de Seúl
Los investigadores han desarrollado un prototipo de pantalla que utiliza la proyección para crear imágenes en 3D a gran escala con una definición ultra alta. El nuevo enfoque ayuda a superar las limitaciones de la proyección de campo de luz, que puede crear imágenes 3D de aspecto natural que no requieren gafas 3D especiales para su visualización.
"Nuestro diseño óptico podría hacer que sea práctico reemplazar las pantallas planas 2D con imágenes 3D para señales digitales, entretenimiento, educación y otras aplicaciones donde las imágenes en 3D proporcionan una mejora significativa, ", dijo el líder del equipo de investigación Byoungho Lee de la Universidad Nacional de Seúl en Corea." Nuestro diseño también podría modificarse para proporcionar experiencias inmersivas en salas de cine, por ejemplo."
En la revista The Optical Society (OSA) Letras de óptica , los investigadores describen cómo combinan dos tecnologías diferentes de visualización de campo de luz para proyectar imágenes en 3D a gran escala con una resolución casi limitada por difracción. La nueva pantalla es autoestereoscópica, lo que significa que produce diferentes imágenes en 3D para que la imagen se pueda ver desde varios ángulos.
"Desarrollamos una forma de llevar a cabo todos los procesos de visualización de forma óptica sin ningún procesamiento digital, ", dijo Lee. Esto compensa las limitaciones de cada tecnología de visualización para permitir la creación de imágenes 3D de alta resolución en una pantalla grande".
Combinando tecnologías
Las pantallas de campo de luz funcionan reproduciendo la luz que se refleja en un objeto de una manera que corresponde a la posición visible real. Debido a que las pantallas de campo de luz autoestereoscópicas producen diferentes imágenes para diferentes ángulos de visión, requieren una gran cantidad de información para ser procesada. Esta demanda crea una compensación entre la resolución y el tamaño de la imagen mostrada porque el hardware de la pantalla se ve abrumado por la cantidad de información requerida.
La nueva pantalla transforma ópticamente el volumen de visualización del objeto generado por la pantalla multifocal en el volumen de proyección para obtener imágenes integrales al mapear automáticamente los rayos a través de una matriz de microlentes (captación óptica). La información transformada se puede ampliar a la pantalla grande a través de una lente de proyección. Después de la proyección, se reconstruye el volumen de visualización del objeto, pasando a través de otra matriz de lentes de una manera similar al sistema de formación de imágenes integral existente. Crédito:Byoungho Lee, Universidad Nacional de Seúl
Para superar esta limitación, los investigadores diseñaron una nueva configuración óptica que combina una pantalla multifocal con imágenes integrales. Típicamente, una pantalla multifocal puede generar una imagen volumétrica de alta calidad, pero es técnicamente difícil de implementar en un sistema de pantalla grande. Por otra parte, la imagen integral es mejor para ampliar imágenes.
En el nuevo diseño, la pantalla multifocal genera un 3D de alta resolución, o volumétrico, escena mientras la tecnología de imagen integral la amplía para verla en una pantalla grande. La conversión de información entre la pantalla multifocal y la imagen integral se realiza de forma óptica sin ningún procesamiento digital.
"Nuestro método va más allá de la mera combinación de dos métodos existentes para lograr una pantalla de campo de luz volumétrica de ultra alta definición con una resolución casi limitada por difracción, ", dijo Lee." También encontramos una manera de resolver eficazmente la dificultad de ampliar una escena volumétrica y superar los problemas con la pérdida de información que tienden a afectar la imagen integral ".
Imágenes 3D grandes y de alta resolución
Después de verificar la resolución de su sistema prototipo, los investigadores confirmaron cualitativamente que se reconstruyó una imagen volumétrica. Las pruebas mostraron que el prototipo puede sintetizar una imagen volumétrica de 21,4 cm x 21,4 cm x 32 cm, que equivale a 28,6 megapíxeles y una resolución 36 veces mayor que la imagen original.
"Nuestro enfoque es muy eficiente para procesar información, que permite un coste informático bajo y sencillo, alta calidad, configuración del sistema en tiempo real, ", dijo Lee." El diseño óptico también se puede integrar sin problemas con varias técnicas utilizadas en las pantallas de campo de luz existentes ".
Los investigadores ahora están trabajando para optimizar la óptica y reducir aún más la complejidad de la pantalla multifocal para hacer que el proyector sea más compacto. Señalan que debido a que el sistema es una fusión de dos tecnologías diferentes, el rendimiento de su sistema propuesto probablemente mejorará a medida que se desarrolle cada tecnología.
