Un grupo de investigadores ha logrado un avance significativo en el desarrollo de pantallas 3D sin necesidad de gafas. Han creado un dispositivo ultrafino que ofrece calidad de imagen excepcional y un amplio ángulo de visión. Este innovador diseño podría abrir la puerta a experiencias interactivas más detalladas en áreas como la salud, la educación y el entretenimiento.
El líder del equipo de investigación, Xu Liu, de la Universidad de Zhejiang en China, destacó que la nueva pantalla tiene un grosor de solo 28 mm. Este avance representa un cambio radical en comparación con los sistemas de retroiluminación direccional convencionales, que suelen superar los 500 mm. “Esta reducción significativa, junto con el aumento en la resolución, marca un paso importante hacia la viabilidad de esta tecnología para productos reales”, comentó Liu.
Características del prototipo de pantalla 3D
En un artículo publicado en la revista Optica, los investigadores presentan un prototipo de pantalla de 32 pulgadas basado en esta nueva tecnología. Este dispositivo, comparable en tamaño a un monitor de computadora grande, cuenta con un ángulo de visión notablemente amplio, superior a 120°, y un volumen de visualización 3D de 28 × 16 × 39 pulgadas.
Rengmao Wu, autor correspondiente del estudio, mencionó que “la pantalla 3D mantiene una calidad de imagen nítida a lo largo de toda la profundidad de la imagen, lo que puede ayudar a los usuarios a visualizar la profundidad y las relaciones espaciales en tareas que requieren comprensión espacial precisa.” Por ejemplo, esto facilitaría a los médicos la visualización de estructuras anatómicas complejas, como tumores o fracturas, en tiempo real.
Funcionamiento de las pantallas de campo luminoso
Las pantallas de campo luminoso generan una escena al utilizar retroiluminación direccional que dirige la luz de manera controlada. Cada ojo percibe una imagen ligeramente diferente, creando una sensación natural de profundidad sin necesidad de usar gafas 3D. La calidad del efecto 3D depende de la precisión en la construcción de los voxeles, que son los píxeles tridimensionales que conforman la imagen.
Mejoras en la construcción de voxeles
Xinzhu Sang, de la Universidad de Correos y Telecomunicaciones de Beijing, quien contribuyó significativamente al desarrollo del proyecto, explicó que “en las pantallas de campo luminoso que utilizan rejillas de difracción o arreglos de lentes cilíndricos, el tamaño del voxel se ve limitado por la dispersión angular de la iluminación de fondo.” Sin embargo, el nuevo sistema mejora notablemente la precisión en la construcción de los voxeles, logrando una miniaturización significativa y un gran aumento en la resolución.
Óptica libre y su papel en el diseño
La utilización de la óptica libre ha sido fundamental en este desarrollo. Permite un control preciso de la luz mediante elementos ópticos avanzados. Cada canal de modelado de haz en la pantalla integra una fuente LED, un orificio y una lente de forma libre que redirige la luz incidente para generar una iluminación uniforme. Los investigadores han agrupado estos canales de modelado para crear un sistema de retroiluminación direccional de gran área. Además, el dispositivo utiliza un módulo con dos capas de prismas micro-triangulares que mejora la uniformidad de la irradiancia de la retroiluminación mientras mantiene la dirección de la luz.
Desempeño y proyecciones futuras
Tras la fabricación del prototipo de 32 pulgadas, el equipo evaluó su rendimiento utilizando una lente de enfoque fijo de 50 mm y apertura f/2.8, un método que simula cómo el ojo humano percibe la profundidad y la claridad. En una de las pruebas, la pantalla 3D ultrafina mostró imágenes de un astronauta flotando fuera de una estación espacial, exhibiendo un rango de profundidad continuo de 1 m y un ángulo de visión superior a 120°, ofreciendo una experiencia visual inmersiva.
Los investigadores compararon el nuevo diseño con pantallas de retroiluminación convencional, revelando que la nueva tecnología produce voxeles seis veces más pequeños y mantiene la resolución incluso desde mayores distancias. La eficiencia en el uso de información visual para generar imágenes es aproximadamente 100 veces superior a la de las pantallas de retroiluminación por dispersión.
Con el objetivo de llevar esta tecnología al mercado, el equipo de investigación trabaja en reducir aún más el grosor y el peso del dispositivo, así como en mejorar su eficiencia óptica. Reconocen que aún queda camino por recorrer para desarrollar estructuras de píxeles más pequeñas, aumentar la densidad de píxeles y optimizar su forma para una mejor compatibilidad con la tecnología de pantallas 3D.
