La nueva lente, más delgada en la parte inferior que en la superior, conduce la luz a los ojos del espectador encendiendo y apagando una serie de diodos emisores de luz a lo largo de su borde inferior. Al combinar esto con una luz de fondo, es posible mostrar imágenes distintas a espectadores diferentes, o crear un efecto estereoscópico (3-D) mediante la presentación de diferentes imágenes al ojo izquierdo y el derecho de una persona. "Lo que tiene de especial esta lente es que nos permite controlar dónde dirigir la luz", afirma Steven Bathiche, Director del Grupo de Ciencias Aplicadas de Microsoft.
La tecnología 3-D ha experimentado recientemente un renacimiento. Gracias al éxito de películas como Coraline, Up, y Avatar, Hollywood está gastando más dinero que nunca para ofrecer al público una experiencia estereoscópica. Además los fabricantes de electrónica están compitiendo para poder replicar la experiencia del cine en 3-D en el hogar. El mercado de los televisores con capacidad 3-D se espera que crezca desde los 2,5 millones de aparatos vendidos en 2010 a 27 millones en 2013, según la firma de investigación DisplaySearch. Sin embargo, las gafas para ver video en 3-D no resultan atractivas para muchos de los primeros usuarios interesados en adoptar la tecnología.
En el Simposium Inte acional de la Sociedad para la Visualización de la Información en Seattle el mes pasado, varias empresas expusieron pantallas en 3-D que no requerían gafas. Estos aparatos suelen utilizar lentes lenticulares, que están integradas en la pantalla y proyectan imágenes diferentes en dos direcciones fijas. Sin embargo, el espectador tiene que permanecer en unas zonas determinadas para sentir el efecto 3-D, de lo contrario la pantalla se convierte en algo borroso y fuera de foco.
El prototipo de pantalla de Microsoft es capaz de ofrecer video en 3-D a dos espectadores al mismo tiempo (un video para cada ojo individual), independientemente de donde estén colocados. También muestra vídeo convencional en 2-D para hasta cuatro personas a la vez (un video para cada persona). La pantalla en 3-D utiliza una cámara para seguir a los espectadores y saber hacia dónde dirigir la luz. La lente también es delgada, lo que significa que podría incorporarse en una pantalla de cristal líquido estándar, afirma Bathiche.
La idea de hacer un seguimiento de los televidentes para que la tecnología 3-D sin gafas sea más sencilla ha estado considerándose durante décadas. Uno de los grandes retos, explica Ken Perlin, profesor de informática en la Universidad de Nueva York, es que los ordenadores utilizados para el seguimiento ocular eran demasiado caros y demasiado lentos como para poder crear un sistema práctico. A medida que los ordenadores se han hecho más rápidos y baratos, los sistemas de seguimiento del espectador han incorporado esa velocidad; otros componentes, en particular los necesarios para dirigirse a los espectadores, han conservado su gran volumen y siguen siendo poco prácticos para la fabricación a gran escala.
La lente con forma de cuña de Microsoft es de unos 11 milímetros de grosor en su parte superior, disminuyendo hasta unos seis milímetros en la parte inferior. Una lente tradicional, como las que se encuentran en los proyectores, se asienta entre un punto de luz y su punto focal—el lugar donde se enfoca la luz. Esta es la razón por la que los sistemas 3-D con seguimiento de espectadores son a menudo tan voluminosos. El diseño de la lente cuña soluciona este problema, según explica Bathiche. "En lugar de hacer que la luz viaje en el aire, viaja dentro de la lente", afirma. "Nos permite comprimir la distancia entre el proyector y la pantalla."
El punto focal de la nueva pantalla es la superficie plana de la cuña. Un truco óptico hace que la luz entre por el borde, rebote dentro de la lente (como si estuviera en un cable de fibra óptica), y, una vez la luz ha rebotado las veces suficientes como para llegar a un ángulo específico (conocido como "ángulo crítico"), sale por la parte frontal de la lente. Bathiche afirma que el diseño especializado de la lente, que incluye un extremo redondeado y más grueso, dicta la forma en que la luz rebota alrededor y cuándo y por dónde se escapa.
La dirección por la que sale la luz depende de la posición y el ángulo de la luz cuando entra en el borde inferior de la lente. Esto se controla mediante una matriz de diodos emisores de luz en la parte inferior de la pantalla. Las cámaras de seguimiento del espectador también son colocadas en el borde inferior de la lente; se encargan de recoger la luz que viaja en sentido contrario a través de la lente. Bathiche afirma que el ángulo de visión del sistema es de unos 20 grados, aunque espera que con ajustes en el diseño de lentes, se pueda aumentar a 40 grados.
Bathiche señala que la lente 3-D puede sustituir a la luz de fondo tradicional de las pantallas de cristal líquido (LCD) para así crear una pantalla de 3-D sin gafas. La luz de la lente brillará a través de los cristales líquidos, proyectando las imágenes en los espectadores. La calidad de la imagen resultante está limitada por la frecuencia de refresco de la pantalla. Una LCD normal de 240 hertzios puede acomodar dos vistas en 3-D, lo que significa que el ojo de cada espectador recibe un vídeo que se refresca a una velocidad de 60 hertzios. Con una cuota más lenta, los fotogramas del vídeo estarían entrecortados. De forma alte ativa, cuatro espectadores podrían ver su propio video en 2-D utilizando la misma pantalla a una velocidad de refresco de 60 hertzios. Si el vídeo se dividiera de nuevo, los fotogramas se harían más entrecortados.
La tecnología está, hasta cierto grado "a merced de lo que el panel LCD frente a la luz de fondo pueda hacer", asegura Michael Bove, director del laboratorio de electrónica de consumo en el MIT. Para solucionar esta cuestión, Bathiche afirma que Microsoft está presionando a los fabricantes de pantallas LCD para que fabriquen aparatos más rápidos. El grupo de Bathiche también está explorando otras maneras de utilizar la lente de 3-D. Si se integrara en la luz de fondo de un ordenador portátil, afirma, podría ser una forma de cambiar instantáneamente entre una vista privada, en el que la luz de fondo dirige las imágenes desde la pantalla hacia los ojos de una única persona, y una visión compartida, en el que la luz de fondo hace brillar las imágenes en todas las direcciones.