Nuevo sistema de visión en 3D sin necesidad de gafas

Dibujo20130320 idea new 3D vision system without glasses

La manera más sencilla de lograr la visión estereoscópica (o en 3D) sin utilizar gafas es proyectar una imagen en un ojo y otra en el otro; el problema es que el sistema de proyección ha de localizar la posición de los ojos del observador. Una solución, publicada hoy en Nature, es proyectar muchas imágenes a pares, de tal forma que aunque el observador se mueva siempre habrá dos imágenes distintas para cada ojo. El nuevo sistema de Fattal y sus colegas se llama autoesteroscópico y se basa en combinar una luz guía con múltiples redes de difracción. Por ahora sólo han logrado enviar pares de imágenes en 14 direcciones diferentes o zonas de visión (desde las que se puede ver la imagen estereoscópica); en la figura de arriba a la izquierda se muestra un ejemplo con 5 direcciones. Los autores creen que si su diseño alcanzara 64 direcciones sería de interés práctico, ya que permitiría que la distancia entre zonas sería menor que la distancia que separa los ojos del observador a una distancia típica de unos metros. Por supuesto, el sistema actual (sólo un prototipio) tiene muchas limitaciones y las imágenes del artículo técnico tienen un nivel de calidad bastante pobre. Nos lo ha contado Neil A. Dodgson, “Optical devices: 3D without the glasses,” Nature 495: 316-317, 21 Mar 2013, quien se hace eco del artículo técnico de David Fattal et al., “A multi-directional backlight for a wide-angle, glasses-free three-dimensional display,” Nature 495: 348-351, 21 Mar 2013.

Dibujo20130320 3D images from a passively modulated backlight

El sistema actual tiene muchas limitaciones, por ejemplo, sólo presenta imágenes estáticas en color y secuencias animadas de hasta seis imágenes monocromas por segundo. Según los autores un sistema práctico, capaz de alcanzar 30 fotogramas por segundo y hasta 64 direcciones de visión, podría lograrse con su técnica (no hay limitaciones intrínsecas, sólo tecnológicas).

Dibujo20130320 Multi-directional backlight concept

El secreto del nuevo sistema es la estructura de cada píxel, que contiene un conjunto de rejillas direccionales que reflejan la luz en múltiples direcciones de forma simultánea. La luz incide en cada píxel desde atrás mediante una técnica de retroiluminación basada en la reflexión total interna (el fenómeno que guía la luz en una fibra óptica convencional). La luz incide con número de onda kin =  (neff , 0, 0) 2π /λ, y se dispersa hacia fuera en una dirección bien definida con número de onda kout = (nxnynz ) 2π /λ, donde nx = neff – (λ/Λ) cos φny = – (λ/Λ) sin φ, con nxny+ nz = 1, neff es el índice efectivo de propagación de la luz a lo largo del eje de entrada, Λ es el paso de la rejilla, λ es la longitud de onda de la luz incidente,  y φ es la orientación de la rejilla con respecto al eje y. Con un grupo numeroso de rejillas se logra que la luz abandone el píxel en un gran número de direcciones.

PS (29 marzo 2013): Recomiendo la lectura del artículo (de acceso gratuito) de Byoungho Lee, “Three-dimensional displays, past and present,” Physics Today 66: 36-41, Apr 2013 [acceso gratis].

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