Inserendo un maggior numero di dettagli in un’immagine 3D, questo tipo di ologramma potrebbe consentire rappresentazioni realistiche del mondo che ci circonda da utilizzare nella realtà virtuale e in altre applicazioni. “Un ologramma 3D può presentare scene 3D reali con caratteristiche continue”, ha dichiarato Lei Gong, che ha guidato un gruppo di ricerca dell’Università di Scienza e Tecnologia della Cina. “Per la realtà virtuale, il nostro metodo potrebbe essere utilizzato con display olografici basati su cuffie per migliorare notevolmente gli angoli di visualizzazione, migliorando così l’esperienza di visione. Inoltre, potrebbe fornire una migliore visualizzazione 3D senza bisogno di auricolari”. Per produrre una visualizzazione olografica di oggetti 3D dall’aspetto realistico, è necessario proiettare immagini con un’elevata risoluzione di pixel su un gran numero di piani successivi, o strati, strettamente distanziati tra loro. In questo modo si ottiene un’elevata risoluzione di profondità, importante per fornire gli spunti di profondità che fanno apparire l’ologramma tridimensionale. Sulla rivista del gruppo editoriale Optica per la ricerca ad alto impatto, il team di Gong e quello di Chengwei Qiu dell’Università Nazionale di Singapore descrivono il loro nuovo approccio, chiamato olografia dinamica assistita da diffusione tridimensionale (3D-SDH). Dimostrano che può raggiungere una risoluzione di profondità superiore di oltre tre ordini di grandezza rispetto ai metodi più avanzati di proiezione olografica multiplanare.

Produrre ologrammi più dettagliati

La creazione di una proiezione olografica dinamica comporta in genere l’utilizzo di un modulatore di luce spaziale (SLM) per modulare l’intensità e/o la fase di un fascio di luce. Tuttavia, gli ologrammi odierni sono limitati in termini di qualità perché l’attuale tecnologia SLM che consente di proiettare solo poche immagini a bassa risoluzione su piani diversi con una bassa risoluzione di profondità. Per superare questo problema, i ricercatori hanno combinato un SLM con un diffusore che consente di separare più piani immagine di una quantità molto minore senza essere vincolati dalle proprietà dell’SLM. Sopprimendo inoltre la diafonia tra i piani e sfruttando la diffusione della luce e la modellazione del fronte d’onda, questa configurazione consente una proiezione olografica 3D ad altissima densità. Per testare il nuovo metodo, i ricercatori hanno prima utilizzato delle simulazioni per dimostrare che era in grado di produrre ricostruzioni 3D con un intervallo di profondità molto più piccolo tra ciascun piano. Ad esempio, sono stati in grado di proiettare un modello di razzo 3D con 125 piani immagine successivi a un intervallo di profondità di 0,96 mm in un singolo ologramma da 1000×1000 pixel, rispetto a 32 piani immagine con un intervallo di profondità di 3,75 mm utilizzando un altro approccio sviluppato di recente, noto come olografia generata al computer basata su vettori casuali.

Per convalidare sperimentalmente il concetto, hanno costruito un prototipo di proiettore 3D-SDH per creare proiezioni 3D dinamiche e lo hanno confrontato con una configurazione convenzionale in uso attualmente per l’olografia 3D Fresnel generata al computer. Hanno dimostrato che il 3D-SDH ha ottenuto un miglioramento della risoluzione assiale di oltre tre ordini di grandezza rispetto alla controparte convenzionale. Gli ologrammi 3D dimostrati dai ricercatori sono tutte immagini 3D a nuvola di punti, il che significa che non possono presentare il corpo solido di un oggetto 3D. In definitiva, i ricercatori vorrebbero essere in grado di proiettare un insieme di oggetti 3D con un ologramma, il che richiederebbe un ologramma con una maggiore quantità di pixel e nuovi algoritmi.