Des feuilles de matériaux artificiels pourraient étendre les capacités de l’holographie
Les écrans holographiques sont à la pointe de la technologie de visualisation 3D, et peuvent créer des scènes extrêmement réalistes avec une parallaxe de mouvement complète. Ce décalage apparent de l’image holographique, qui imite la façon dont les objets du monde réel apparaissent sous différents angles, donne l’impression qu’ils existent réellement en trois dimensions. La technologie holographique est très prometteuse pour un large éventail d’applications, notamment la réalité augmentée et virtuelle, l’imagerie médicale, les écrans interactifs et la cartographie 3D. Ce domaine se heurte toutefois à un obstacle fondamental en matière de recherche. Les hologrammes contiennent beaucoup plus de détails et de complexité que ce que les modulateurs spatiaux de lumière (SLM pour spatial light modulators) actuels peuvent restituer. Cette limitation est imputable à la capacité limitée de ces appareils à traiter des images détaillées, en raison de leur petite taille et de leur faible résolution. Les SLM ne disposent pas de suffisamment d’espace ou de bande passante pour reproduire avec précision les détails complexes des hologrammes, ce qui affecte la qualité des images 3D produites. Pour exploiter pleinement les capacités des écrans holographiques, des techniques plus efficaces sont indispensables, capables de gérer les motifs lumineux larges et détaillés (la grande étendue optique) essentiels à la production d’images holographiques 3D réalistes. Cette amélioration offrirait une expérience plus immersive et plus réaliste aux spectateurs.
Les métasurfaces permettent d’obtenir des angles de vue plus larges en holographie
«Trois éléments sont essentiels pour développer des écrans vidéo 3D holographiques de haute qualité: un système optique capable d’afficher des vues grand angle, un SLM doté d’une large bande passante et des algorithmes rapides pour générer des hologrammes informatiques», explique Luis Sanchez-Soto, coordinateur du projet HoloWS financé par l’UE. «HoloWS s’est attaché au développement d’un système proposant un angle de vision plus large.» À cette fin, les chercheurs ont travaillé sur une nouvelle approche visant à surmonter les limites imposées par les SLM et à obtenir des affichages holographiques 3D véritablement immersifs. La technique fait appel à un contrôle du front d’onde basé sur la métasurface, qui permet essentiellement une expansion considérable du champ de vision, bien au-delà de ce que proposent les affichages holographiques traditionnels basés sur la méthode de Fourier. Cette limitation constitue un défi de longue date dans le domaine de l’holographie. Le contrôle du front d’onde basé sur la métasurface est une technologie optique avancée qui manipule les propriétés des ondes lumineuses, telles que leur direction, leur phase et leur amplitude, à l’aide de surfaces ultrafines. Appelées métasurfaces, elles sont composées de minuscules unités artificiellement structurées qui peuvent modifier de manière spécifique le comportement des ondes lumineuses.
Ouvrir la voie à de nouvelle découvertes
Des progrès considérables doivent encore être accomplis dans le domaine des écrans holographiques avant de disposer d’écrans vidéo holographiques 3D véritablement photoréalistes. Le développement par HoloWS d’un système de produits à large bande passante spatiale marque toutefois une étape importante vers la réalisation de cet objectif. Ce produit espace-largeur de bande reflète le compromis entre la taille de l’image qui peut être affichée et sa résolution. L’avancement du projet devrait ouvrir de nouvelles possibilités pour des écrans holographiques plus grands et à angle plus large, en surmontant les limites actuelles des SLM. «Notre travail devrait inspirer une vague de recherches innovantes dans des domaines tels que les affichages tête haute holographiques et l’illumination holographique basée sur l’acquisition comprimée», souligne Luis Sanchez-Soto. «Nous travaillons à affiner les algorithmes de rendu holographique et à élargir le champ de la recherche pour y inclure des applications interactives et des formats d’affichage plus grands.»
Mots‑clés
HoloWS, écrans holographiques, image, métasurface, largeur de bande, contrôle du front d’onde, modulateurs spatiaux de lumière