Les chercheurs ont développé une méthode d’affichage 3D couleur qui utilise l’écran d’un smartphone plutôt qu’un laser pour créer des images holographiques. Avec un développement ultérieur, la nouvelle approche pourrait être utile pour les affichages de réalité augmentée ou virtuelle.
Que les écrans de réalité augmentée et virtuelle soient utilisés pour les jeux, l'éducation ou d'autres applications, l'intégration d'écrans 3D peut créer une expérience utilisateur plus réaliste et interactive.
"Bien que les techniques d'holographie puissent créer une représentation 3D très réelle d'objets, les approches traditionnelles ne sont pas pratiques car elles reposent sur des sources laser", a déclaré Ryoichi Horisaki, chef de l'équipe de recherche de l'Université de Tokyo au Japon. "Les lasers émettent une lumière cohérente facile à contrôler, mais ils rendent le système complexe, coûteux et potentiellement nocif pour les yeux."
Dans Lettres d'optique , les chercheurs décrivent leur nouvelle méthode, basée sur l'holographie générée par ordinateur (CGH). Grâce à un nouvel algorithme qu'ils ont développé, ils ont pu utiliser uniquement un iPhone et un composant optique appelé modulateur spatial de lumière pour reproduire une image couleur 3D composée de deux couches holographiques.
"Nous pensons que cette méthode pourrait éventuellement être utile pour minimiser l'optique, réduire les coûts et diminuer les dommages potentiels aux yeux dans les futures interfaces visuelles et applications d'affichage 3D", a déclaré Otoya Shigematsu, le premier auteur de l'article. "Plus précisément, il a le potentiel d'améliorer les performances des écrans à proximité, tels que ceux utilisés dans les casques de réalité virtuelle haut de gamme."
Une approche plus pratique
Bien que CGH utilise des algorithmes pour produire des images, la lumière cohérente d’un laser est généralement nécessaire pour afficher ces images holographiques. Dans une étude précédente, les chercheurs ont montré qu’une lumière spatio-temporelle incohérente émise par une diode électroluminescente blanche embarquée pouvait être utilisée pour le CGH. Cependant, cette configuration nécessitait deux modulateurs spatiaux de lumière (des dispositifs contrôlant les fronts d'onde de la lumière), ce qui n'est pas pratique en raison de leur coût.
Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont développé une méthode CGH incohérente moins coûteuse et plus pratique. "Ce travail s'aligne sur l'accent mis par notre laboratoire sur l'imagerie informatique, un domaine de recherche dédié à l'innovation des systèmes d'imagerie optique en intégrant l'optique à la science de l'information", a déclaré Horisaki. "Nous nous concentrons sur la minimisation des composants optiques et l'élimination des exigences peu pratiques des systèmes optiques conventionnels."
La nouvelle approche fait passer la lumière de l'écran à travers un modulateur spatial de lumière, qui présente plusieurs couches d'une image 3D en couleur. Bien que cela puisse paraître simple, cela a nécessité de modéliser soigneusement le processus de propagation de la lumière incohérente à partir de l'écran, puis d'utiliser ces informations pour développer un nouvel algorithme qui coordonne la lumière provenant de l'écran de l'appareil avec un seul modulateur spatial de lumière.
"Les écrans holographiques utilisant une lumière à faible cohérence pourraient permettre des affichages 3D réalistes tout en réduisant potentiellement les coûts et la complexité", a déclaré Shigematsu. "Bien que plusieurs groupes, dont le nôtre, aient démontré des écrans holographiques utilisant une lumière à faible cohérence, nous avons poussé ce concept à l'extrême en utilisant un écran de smartphone."
Pour démontrer la nouvelle méthode, les chercheurs ont créé une reproduction optique à deux couches d’une image 3D en couleur en affichant une couche holographique sur l’écran d’un iPhone 14 Pro et une deuxième couche sur un modulateur spatial de lumière. L'image résultante mesurait quelques millimètres de chaque côté.
Les chercheurs travaillent actuellement à améliorer la technologie afin qu’elle puisse afficher des images 3D plus grandes avec plus de couches. Des couches supplémentaires rendraient les images plus réalistes en améliorant la résolution spatiale et en permettant aux objets d'apparaître à plusieurs profondeurs ou distances différentes par rapport au spectateur.
Plus d'informations : Otoya Shigematsu et al, Holographie générée par ordinateur avec affichage ordinaire, Optics Letters (2024). DOI :10.1364/OL.516005
Informations sur le journal : Lettres d'optique
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