Un affichage holographique 3D avec un angle de vision élargi

L’affichage holographique 3D est une technologie majeure offrant d’excellentes perspectives d’application. Cependant, l’angle de vision des affichages de ces dispositifs est actuellement limité par les mécanismes existants.

Une équipe de scientifiques dirigée par le professeur Qiong-Hua Wang de l’Université Beihang a développé un nouvel affichage holographique 3D avec un angle de vision plus large.

Il existe de nombreuses méthodes pour élargir l’angle de vision de l’affichage holographique 3D. Les approches typiques incluent l’utilisation de méthodes de multiplexage temporel ou spatial basées sur des modulateurs spatiaux de lumière (SLM). Ces méthodes présentent en revanche des limites comme des exigences élevées pour le taux de rafraîchissement des SLM, un coût accru et une complexité accrue du système.

Une autre approche consiste à contrôler le champ de speckle volumique pour générer une image holographique 3D. Cette méthode a le potentiel d’atteindre un angle de vision de 60° pour l’affichage. Par ailleurs, des dispositifs de criblage photonique apériodiques à ultra-haute capacité et des dispositifs de métasurface avec une capacité de modulation sub-longueur d’onde ont également été utilisés pour agrandir l’angle de vision des systèmes d’affichage holographique.

Ces méthodes ont montré des promesses pour élargir l’angle de vision des affichages holographiques 3D. Des défis restent encore à relever comme par exemples la nécessité de disposer de SLM à haute vitesse et la demande de systèmes compacts.

Dispositifs à cristaux liquides pour des affichages holographiques 3D

Les dispositifs à cristaux liquides offrent de nouvelles opportunités pour développer des affichages holographiques 3D. Ces dispositifs présentent des avantages tels que la sélectivité de polarisation et la tension ajustable, qui peuvent être utilisées pour élargir l’angle de vision des affichages holographiques 3D.

Par exemple, des chercheurs ont utilisé des réseaux de Dammann à base de polymères à cristaux liquides pour élargir l’angle de vision des affichages holographiques 3D près de l’œil. D’autres chercheurs ont utilisé des lentilles à cristaux liquides pour réaliser des affichages holographiques à zoom.

En 2022, un réseau à cristaux liquides accordable a été utilisé dans un système d’affichage holographique, et l’angle de vision du système a atteint 57,4°. Cependant, la diffraction des points d’image dans le système précédemment proposé n’a pas atteint pleinement la plage de diffraction maximale du SLM. Cela signifie qu’il y a encore de la marge pour améliorer cette technologie.

Un système d’affichage holographique 3D à grand angle de vision

Le cœur d’affichage holographique 3D à grand angle de vision comprend les SLM sur lesquels un hologramme de grande taille est chargé ainsi qu’un réseau à cristaux liquides. Un schéma de modulation de diffraction maximale est proposé pour agrandir l’angle de vision.

Pour un objet 3D, la frange de diffraction maximale de chaque point d’image peut être obtenue en déterminant la zone de vision effective de l’image reconstruite sous la condition de diffraction limitée du SLM. Sur cette base, la méthode de calcul de l’hologramme de grande taille est proposée.

Le réseau à cristaux liquides a une structure spéciale, qui peut fournir la diffraction secondaire de l’image reconstruite pour réaliser l’expansion continue de l’angle de vision holographique. Le schéma de modulation de diffraction maximale proposé permet d’élargir considérablement l’angle de vision du système.

En synthèse

Un système d’affichage holographique 3D à grand angle de vision est ici proposé. La méthode comprend deux composants clés : les SLM et le réseau à cristaux liquides. Les résultats théoriques et expérimentaux montrent que le système proposé atteint un grand angle de vision de 73,4°. Cela représente une amélioration significative par rapport au système d’affichage holographique 3D précédemment proposé, qui avait des angles de vision inférieurs à 60°.

Pour une meilleure compréhension

1. Qu’est-ce qu’un affichage holographique 3D ?

Un affichage holographique 3D est une technologie qui permet de projeter des images en trois dimensions, offrant une expérience visuelle plus réaliste et immersive. Cette technologie a d’excellentes perspectives d’application dans divers domaines tels que l’éducation, le divertissement et la médecine.

2. Quels sont les défis actuels des affichages holographiques 3D ?

Le principal défi des affichages holographiques 3D est l’angle de vision limité, qui est actuellement restreint par les stratégies existantes. Pour que ces affichages soient largement utilisés, il est nécessaire de développer des méthodes permettant d’élargir l’angle de vision.

3. Quelles méthodes pour élargir l’angle de vision des affichages holographiques 3D ?

Plusieurs méthodes existent pour élargir l’angle de vision des affichages holographiques 3D, notamment le multiplexage temporel ou spatial basé sur des modulateurs spatiaux de lumière (SLM), le contrôle du champ de speckle volumique, et l’utilisation de dispositifs de criblage photonique apériodiques à ultra-haute capacité ou de métasurfaces. Cependant, ces méthodes présentent des défis tels que la nécessité de disposer de SLM à haute vitesse et la demande de systèmes compacts.

4. Comment les dispositifs à cristaux liquides peuvent-ils venir en aide ?

Les dispositifs à cristaux liquides offrent de nouvelles opportunités pour développer des affichages holographiques 3D grâce à leurs avantages tels que la sélectivité de polarisation et la tension ajustable. Ces dispositifs peuvent être utilisés pour élargir l’angle de vision des affichages holographiques 3D, comme dans le cas des réseaux de Dammann à base de polymères à cristaux liquides ou des lentilles à cristaux liquides pour réaliser des affichages holographiques à zoom.

5. Quel est le système d’affichage holographique 3D à grand angle de vision proposé ?

Le système proposé comprend des SLM sur lesquels un hologramme de grande taille est chargé et un réseau à cristaux liquides. Un schéma de modulation de diffraction maximale est proposé pour agrandir l’angle de vision. Le réseau à cristaux liquides permet d’effectuer une modulation de diffraction secondaire sur l’image reconstruite, ce qui permet l’expansion continue de l’angle de vision holographique. Le système atteint un grand angle de vision de 73,4°, ce qui représente une amélioration significative par rapport aux systèmes précédemment proposés.

Article : « Large viewing angle holographic 3D display system based on maximum diffraction modulation » – DOI : doi.org/10.37188/lam.2023.018