Επαναστατική τεχνολογία μετατρέπει τα κινητά τηλέφωνα και τις τηλεοράσεις σε προβολείς ολογραμμάτων

Eρευνητική ομάδα στην Ιαπωνία δημιούργησε ολογράμματα χρησιμοποιώντας το φως που εκπέμπεται από μια συνηθισμένη οθόνη smartphone  μετατρέποντας ουσιαστικά το κινητό τηλέφωνο σε ολογραφικό προβολέα. Χρησιμοποιώντας μια συσκευή που ονομάζεται χωρικός διαμορφωτής φωτός (SLM) οι επιστήμονες μετέτρεψαν μια εικόνα 2D που εμφανιζόταν σε ένα iPhone 14 Pro σε ένα τρισδιάστατο ολόγραμμα.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια τεχνική που ονόμασαν «καταρράκτη ολογραμμάτων», όπου το φως από μια στατική εικόνα τροποποιείται επανειλημμένα για να δημιουργήσει μια πολυεπίπεδη τρισδιάστατη εικόνα.

Στη μελέτη που δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Optics Letters» ο καταρράκτης ξεκίνησε με μια στατική έγχρωμη εικόνα που εμφανίζεται σε ένα iPhone. Τα κύματα φωτός που εκπέμπονταν από αυτό βελτιώθηκαν μέσω του SLM, μιας συσκευής που χρησιμοποιείται για τον έλεγχο και τη ρύθμιση της φάσης (χρονισμός), του πλάτους (ισχύς ή φωτεινότητας) και της πόλωσης (κατεύθυνσης) των κυμάτων φωτός. Χρησιμοποιώντας το SLM, οι επιστήμονες σταδιακά βελτίωσαν και στρώνουν τα κύματα φωτός για να δημιουργήσουν την τρισδιάστατη εικόνα βήμα προς βήμα.

Οι ρυθμίσεις

Για να επιτύχουν το ολογραφικό αποτέλεσμα, οι επιστήμονες έπρεπε να καθορίσουν τις συγκεκριμένες ρυθμίσεις του φωτός που απαιτούνται για τη δημιουργία του 3D ολογράμματος από την εικόνα που εμφανίζεται στην οθόνη του iPhone. Αυτό περιλάμβανε εργασία προς τα πίσω από την επιθυμητή έξοδο για τον προσδιορισμό των ειδικών προσαρμογών που απαιτούνται στη φάση και το πλάτος του φωτός σε κάθε βήμα της διαδρομής, από την οθόνη του iPhone έως το SLM, για να αναδημιουργηθεί το ολόγραμμα με ακρίβεια.

Κατέλαβαν εικόνες σε δύο βασικά σημεία χρησιμοποιώντας έναν έγχρωμο αισθητήρα εικόνας. Το πρώτο σημείο ήταν στο εστιακό σημείο ενός φακού μετασχηματισμού Fourier (FTL) — ένας ειδικός τύπος οπτικού φακού που έχει σχεδιαστεί για να εστιάζει με ακρίβεια το φως σε καθαρές εικόνες. Το δεύτερο σημείο εγγραφής τοποθετήθηκε 0,6 ίντσες (1,5 εκατοστά) μακριά από το εστιακό σημείο. Αυτό επέτρεψε στον αισθητήρα να καταγράφει διακυμάνσεις σε βάθος, αποδεικνύοντας την ικανότητα της ολογραφικής οθόνης να προβάλλει εικόνες σε 3D.

Αυτή η έρευνα είναι μοναδική επειδή δείχνει πόσο «ασυνάρτητο» φως από καθημερινές συσκευές όπως smartphone και φορητοί υπολογιστές θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία ολογραφικών οθονών, λένε οι ερευνητές. Το ασυνάρτητο φως αναφέρεται σε πηγές φωτός χωρίς σταθερή φάση ή μήκος κύματος.

Οι πηγές

Παραδοσιακά, η ολογραφία που δημιουργείται από υπολογιστή (CGH) απαιτεί «συνεκτικές» πηγές φωτός όπως τα λέιζερ, τα οποία έχουν ομοιόμορφη φάση και μήκος κύματος που είναι ευκολότερο να ελεγχθούν με ακρίβεια. Αυτό τα καθιστά ιδανικά για τη δημιουργία καθαρών ολογραμμάτων υψηλής ανάλυσης.

Ωστόσο, τα λέιζερ είναι ακριβά και δυνητικά επιβλαβή για το μάτι, είπαν οι ερευνητές, καθιστώντας τα μη πρακτικά σε καθημερινά σενάρια. Μπορούν επίσης να εισάγουν οπτικά τεχνουργήματα όπως τον αποκαλούμενο «θόρυβο κηλίδων» που είναι τυχαίες κοκκώδεις παρεμβολές στις εικόνες που μπορούν να μειώσουν την οπτική ποιότητα και τη σαφήνεια.

«Η μέθοδός μας δεν χρησιμοποιεί λέιζερ, εξαλείφοντας έτσι τον θόρυβο των κηλίδων» αναφέρει Ριοίτσι Χορισάκι αναπληρωτής καθηγητής στη Σχολή Πληροφορικής και Τεχνολογίας του Πανεπιστημίου του Τόκιο, επικεφαλής της μελέτης. Το ασυνάρτητο φως είναι λιγότερο κατάλληλο για ολογραφία επειδή τα κύματα του δεν είναι συγχρονισμένα, γεγονός που καθιστά δύσκολο τον έλεγχο. Ωστόσο, χρησιμοποιώντας έναν καταρράκτη ολογραμμάτων, η ομάδα δόμησε τα κατά τα άλλα χαοτικά κύματα φωτός από το iPhone για να σχηματίσει μια ακριβή τρισδιάστατη εικόνα.

Είπαν ότι αυτή η προσέγγιση θα μπορούσε να παρουσιάσει «μια πιο οικονομική και λιγότερο περίπλοκη μέθοδο» για την ανάπτυξη ολογραφικών οθονών χρησιμοποιώντας ευρέως διαθέσιμες συσκευές. Θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία διεπαφών για συσκευές επαυξημένης και εικονικής πραγματικότητας (AR/VR) στο μέλλον.

«Η μέθοδός μας έχει πλεονεκτήματα για εφαρμογές σε συμπαγείς, οικονομικά αποδοτικές και ασφαλείς οθόνες κοντά στα μάτια, συμπεριλαμβανομένων των έξυπνων γυαλιών» λέει ο Χορισάκι

Πηγή: Naftemporiki.gr