I materiali artificiali in fogli potrebbero espandere le applicazioni dell’olografia
I display olografici sono l’avanguardia della tecnologia di visualizzazione 3D e permettono di creare scene estremamente realistiche con parallasse full motion. Questo spostamento apparente dell’immagine olografica, che imita il modo in cui gli oggetti del mondo reale appaiono da diverse angolazioni, li fa sembrare realmente esistenti in tre dimensioni. La tecnologia olografica è promettente per un’ampia gamma di applicazioni, come la realtà aumentata e virtuale, l’imaging medico, i display interattivi e la mappatura 3D. Tuttavia, questo campo si scontra con un ostacolo fondamentale nella ricerca. Gli ologrammi, infatti, contengono molti più dettagli e complessità di quanto possano mostrare gli attuali modulatori spaziale di luce (MSL). Questa limitazione deriva dalla capacità ridotta dei dispositivi di gestire immagini dettagliate, a causa delle piccole dimensioni e della bassa risoluzione. Gli MSL non hanno quindi lo spazio o la larghezza di banda sufficienti per riprodurre con precisione i dettagli intricati degli ologrammi, compromettendo la qualità delle immagini 3D prodotte. Per sfruttare appieno le capacità dei display olografici, è necessario creare tecniche più efficienti in grado di gestire i modelli di luce ampi e dettagliati, ovvero la grande estensione ottica, essenziali per immagini olografiche 3D realistiche. Questo miglioramento renderebbe le immagini più coinvolgenti e realistiche per gli spettatori.
Metasuperfici per olografia con un grandangolo maggiore
«Per sviluppare display video 3D olografici di alta qualità, sono fondamentali tre componenti: un sistema ottico in grado di mostrare una vista grandangolare, un MSL con una grande larghezza di banda e algoritmi rapidi per generare ologrammi computerizzati», osserva Luis Sanchez-Soto, coordinatore del progetto HoloWS, finanziato dall’UE. «HoloWS si è concentrato sullo sviluppo di un sistema che offre un angolo di visione più ampio.» A tal fine, i ricercatori hanno elaborato un approccio innovativo che mira a superare le limitazioni poste dagli MSL e a ottenere display olografici 3D estremamente coinvolgenti. La tecnica impiega un controllo del fronte d’onda basato sulla metasuperficie, il quale, essenzialmente, consente di ampliare notevolmente il campo visivo rispetto ai tradizionali schermi olografici basati sulla trasformata di Fourier. Questa limitazione è stata a lungo una sfida irrisolta nel campo dell’olografia. Il controllo del fronte d’onda basato su metasuperfici è una tecnologia ottica avanzata che manipola le proprietà delle onde luminose, come la direzione, la fase e l’ampiezza, usando superfici ultrasottili di sintesi. Queste ultime, le cosiddette metasuperfici, sono composte da minuscole unità strutturate artificialmente che possono alterare il comportamento delle onde luminose in modi specifici.
Spianare la strada al progresso
Nel campo dei display olografici, il traguardo di display video olografici 3D realmente fotorealistici è ancora molto lontano, ma il sistema di prodotti ad alta larghezza di banda spaziale, sviluppato da HoloWS, segna una tappa significativa verso l’obiettivo. Questo prodotto basato sulla larghezza di banda spaziale riflette il compromesso tra le dimensioni dell’immagine che può essere visualizzata e la sua risoluzione. I progressi raggiunti dal progetto promettono di aprire nuove strade per display olografici più grandi e con un grandangolo più ampio, superando le attuali limitazioni degli MSL. «Ci auguriamo che il nostro lavoro ispiri nuove ricerche innovative nel campo dei display olografici head-up e dell’illuminazione olografica basati sul compressed sensing», sottolinea Sanchez-Soto. «Ora vogliamo perfezionare ulteriormente gli algoritmi di rendering olografico e ampliare la portata della ricerca, includendo applicazioni interattive e formati di visualizzazione più grandi.»
Parole chiave
HoloWS, display olografici, immagine, metasuperficie, larghezza di banda, controllo del fronte d’onda, modulatori spaziali di luce