Les applications potentielles des hologrammes numériques tridimensionnels (3D) sont énormes. En plus des arts et du divertissement, divers domaines dont l'imagerie biomédicale, visualisation scientifique, conception technique, et les écrans pourraient bénéficier de cette technologie. Par exemple, la création d'organes grandeur nature pour l'analyse 3D par les médecins pourrait être utile, mais cela restait un défi en raison de la limitation des techniques de génération d'hologrammes.
Une équipe de recherche dirigée par le professeur YongKeun Park du département de physique du Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) a trouvé une solution et développé un affichage holographique 3D qui effectue plus de 2, 600 fois mieux que les écrans holographiques 3D existants. Cette étude devrait améliorer la taille et l'angle de vision limités des images 3D, qui étaient un problème majeur des écrans holographiques actuels. L'étude a été publiée en ligne dans Photonique de la nature le 23 janvier, 2017.
Hologrammes 3D, qui apparaissent souvent dans les films de science-fiction, sont une technologie familière au public, mais les hologrammes dans les films sont créés avec des effets graphiques informatiques. Des méthodes pour créer de véritables hologrammes 3D sont encore à l'étude en laboratoire. Par exemple, en raison de la difficulté de générer de vraies images 3D, Les appareils récents de réalité virtuelle (VR) et de réalité augmentée (AR) projettent deux images bidimensionnelles (2D) différentes sur un spectateur pour induire des illusions d'optique.
Pour créer un hologramme 3D qui peut être visualisé sans équipement spécial tel que des lunettes 3D, le front d'onde de la lumière doit être contrôlé à l'aide de modulateurs de front d'onde tels que les modulateurs spatiaux de lumière (SLM) et les miroirs déformables (DM). Un modulateur de front d'onde est un dispositif de manipulation optique qui peut contrôler la direction de propagation de la lumière.
Cependant, la plus grande limitation à l'utilisation de ces modulateurs comme écrans 3D est le nombre de pixels. Le grand nombre de pixels regroupés dans les écrans haute résolution développés ces dernières années conviennent à une image 2D, et la quantité d'informations contenues dans ces pixels ne peut pas produire une image 3D. Pour cette raison, une image 3D pouvant être réalisée avec la technologie de modulateur de front d'onde existante mesure 1 cm avec un angle de vision étroit de 3 degrés, ce qui est loin d'être réalisable.
Comme alternative, Les chercheurs de KAIST ont utilisé un DM et ajouté deux diffuseurs holographiques successifs pour diffuser la lumière. En diffusant la lumière dans de nombreuses directions, cela permet un angle de vision plus large et une image plus grande, mais entraîne des champs de speckle de volume, qui sont causées par l'interférence de plusieurs lumières diffusées. Les champs de speckle de volume aléatoire ne peuvent pas être utilisés pour afficher des images 3D.
Pour régler le problème, les chercheurs ont utilisé une technique de mise en forme du front d'onde pour contrôler les champs. Par conséquent, ils ont réussi à produire une image holographique 3D améliorée avec un angle de vue de 35 degrés dans un volume de 2 cm de long, largeur, et hauteur. Cela a donné une performance qui était d'environ 2, 600 fois plus fort que la définition d'image originale générée lorsqu'ils utilisaient un DM sans diffuseur.
Le professeur Park a dit, « On croyait auparavant que la diffusion de la lumière interférait avec la reconnaissance des objets, mais nous avons démontré que les écrans 3D actuels peuvent être améliorés de manière significative avec un angle de vision et une taille d'image accrus en contrôlant correctement la lumière diffusée."
Hyeonseung Yu, qui est l'auteur principal de cet article de recherche et doctorant au Département de physique, KAIST, a noté que cette technologie marque un bon début pour développer un modèle pratique pour les affichages d'hologrammes 3D dynamiques qui peuvent être appréciés sans avoir besoin de lunettes spéciales. "Cette approche peut également être appliquée à la technologie AR et VR pour améliorer la résolution de l'image et les angles de vision, " a ajouté Yu.
