Les chercheurs ont combiné deux technologies différentes d'affichage du champ lumineux pour projeter des images 3D à grande échelle avec une résolution presque limitée par la diffraction. Leur configuration optique est montrée. Crédit :Byoungho Lee, Université Nationale de Seoul
Les chercheurs ont développé un prototype d'écran qui utilise la projection pour créer des images 3D à grande échelle avec une ultra-haute définition. La nouvelle approche permet de surmonter les limites de la projection de champ lumineux, qui peut créer des images 3D d'aspect naturel qui ne nécessitent pas de lunettes 3D spéciales pour la visualisation.
"Notre conception optique pourrait rendre pratique le remplacement des écrans plats 2D par des images 3D pour les panneaux numériques, divertissement, l'éducation et d'autres applications où les images 3D apportent une amélioration significative, " a déclaré le chef de l'équipe de recherche Byoungho Lee de l'Université nationale de Séoul en Corée. " Notre conception pourrait également être modifiée pour offrir des expériences immersives dans les salles de cinéma, par exemple."
Dans la revue The Optical Society (OSA) Lettres d'optique , les chercheurs décrivent comment ils combinent deux technologies d'affichage de champ lumineux différentes pour projeter des images 3D à grande échelle avec une résolution presque limitée par la diffraction. Le nouvel affichage est autostéréoscopique, ce qui signifie qu'il produit différentes images 3D afin que l'image puisse être vue sous différents angles.
"Nous avons développé un moyen d'effectuer tous les processus d'affichage optiquement sans aucun traitement numérique, " a déclaré Lee. " Cela compense les limites de chaque technologie d'affichage pour permettre la création d'images 3D haute résolution sur un grand écran. "
Combiner les technologies
Les écrans à champ lumineux fonctionnent en reproduisant la lumière réfléchie par un objet d'une manière qui correspond à la position visible réelle. Parce que les écrans de champ lumineux autostéréoscopiques produisent différentes images pour différents angles de vision, ils nécessitent une énorme quantité d'informations à traiter. Cette demande crée un compromis entre la résolution et la taille de l'image affichée, car le matériel de l'écran est submergé par la quantité d'informations requise.
Le nouvel affichage transforme optiquement le volume d'affichage de l'objet généré à partir de l'affichage multifocal en volume de projection pour une imagerie intégrale en cartographiant automatiquement les rayons à travers un réseau de microlentilles (capteur optique). Les informations transformées peuvent être agrandies sur grand écran grâce à une lentille de projection. Après la projection, le volume d'affichage de l'objet est reconstruit, passant à travers un autre réseau de lentilles d'une manière similaire au système d'imagerie intégré existant. Crédit :Byoungho Lee, Université Nationale de Seoul
Pour surmonter cette limite, les chercheurs ont conçu une nouvelle configuration optique qui combine un affichage multifocal avec une imagerie intégrale. Typiquement, un affichage multifocal peut générer une image volumétrique de haute qualité, mais il est techniquement difficile à mettre en œuvre sur un système à grand écran. D'autre part, l'imagerie intégrale est meilleure pour agrandir les images.
Dans la nouvelle conception, l'affichage multifocal génère une 3D haute résolution, ou volumétrique, scène tandis que la technologie d'imagerie intégrée l'agrandit pour une visualisation sur grand écran. La conversion des informations entre l'affichage multifocal et l'imagerie intégrale est entièrement réalisée optiquement sans aucun traitement numérique.
"Notre méthode va au-delà de la simple combinaison de deux méthodes existantes pour obtenir un affichage de champ lumineux volumétrique ultra-haute définition avec une résolution presque limitée par la diffraction, " a déclaré Lee. " Nous avons également trouvé un moyen de résoudre efficacement la difficulté d'agrandir une scène volumétrique et de surmonter les problèmes de perte d'informations qui ont tendance à affecter l'imagerie intégrale. "
Images 3D grandes et haute résolution
Après avoir vérifié la résolution de leur système prototype, les chercheurs ont confirmé qualitativement qu'une image volumétrique a été reconstruite. Les tests ont montré que le prototype peut synthétiser une image volumétrique de 21,4 cm x 21,4 cm x 32 cm, ce qui équivaut à 28,6 mégapixels et à une résolution 36 fois supérieure à l'image originale.
"Notre approche est très efficace dans le traitement de l'information, qui permet un coût de calcul faible ainsi que simple, haute qualité, configuration du système en temps réel, " a déclaré Lee. " La conception optique peut également être intégrée de manière transparente avec diverses techniques utilisées dans les écrans de champ lumineux existants. "
Les chercheurs travaillent maintenant à optimiser l'optique et à réduire encore la complexité de l'affichage multifocal pour rendre le projecteur plus compact. Ils notent que parce que le système est une fusion de deux technologies différentes, les performances de leur système proposé s'amélioreront probablement à mesure que chaque technologie se développera.
