¿Cómo puede un ojo humano enfocar una pantalla que tiene justo delante?

Question

Hago esta pregunta aquí porque creo que la respuesta tiene algo que ver con la forma en que se curva la luz al ser captada por el ojo.

Hace un tiempo vi un programa sobre pequeñas pantallas en las lentes de contacto para obtener datos sobre los objetos que ves en el mundo real, también acabo de ver este artículo sobre Google probando la misma idea con pantallas en las lentes de gafas de sol.

La parte que no entiendo es cómo tu ojo enfocaría una pantalla que está tan cerca. Mis ojos (y creo que los de la mayoría) no pueden enfocar nada que esté a menos de un par de centímetros. Sin embargo, las lentes de las gafas están mucho más cerca del ojo que un par de centímetros.

Así que supongo que tendrían que utilizar alguna tecnología especial para separar los rayos de luz de forma que el cerebro pudiera crear una imagen a partir de ellos. Si es así, ¿cómo funcionaría? Si no, ¿cómo conseguirían que tu ojo enfocara una pantalla tan cerca?

Answer 1

La respuesta es que sus ojos estarían enfocando no a la distancia concreta a la que está colocado el mecanismo, sino a una imagen virtual que aparece más lejos.

Esto es sólo óptica básica.

Es (un aspecto de) lo que ocurre cuando se utiliza una lupa, por ejemplo.

La imagen virtual de un punto visto a través de un instrumento óptico es el lugar del espacio hacia el que parecen converger los rayos de luz procedentes de dicho punto.

En el caso de la lupa, nos ayuda a ver de dos maneras. No sólo la imagen parece más grande que el objeto original, sino que también está más lejos, para que nuestros ojos puedan enfocarlo. Las gafas para corregir la hipermetropía son lentes de aumento, pero su función no es hacer el mundo más grande, sino permitir un enfoque más cercano.

Una pantalla colocada muy cerca del ojo sólo tiene que contener la óptica adecuada para que una imagen virtual enfocada acabe en la retina. Esto se conseguirá asegurándose de alguna manera de que los rayos de luz que emanan de la pantalla divergen en un ángulo lo suficientemente agudo como para que parezca que proceden de un punto que está mucho más lejos de lo que realmente está la pantalla: lo suficientemente lejos como para que el ojo pueda enfocar cómodamente a esa distancia.

Answer 2

Lamentablemente no tengo un par de las gafas de Google para jugar, pero he visto cosas similares a lo largo de los años, y estas funcionaban como proyectores no como pantallas.

Tienes toda la razón en que sería imposible enfocar una pantalla en la lente de las gafas, ya que está demasiado cerca del ojo. Sin embargo, un proyector montado en las gafas puede proyectar la luz en el ojo como si viniera de más lejos. Así, el ojo puede enfocarla como si se tratara de un objeto lejano. Si encuentras más información sobre las gafas de Google, sería interesante saber si utilizan esta técnica.

Answer 3

En teoría, una pantalla de altísima resolución podría actuar como filtro holográfico y producir una imagen que pareciera provenir de muy lejos.

O puedes proyectar una imagen desde un único punto directamente al ojo. Eso no requiere que el enfoque sea nítido. Pero será muy difícil alinear la imagen virtual con la real (hay que prever cualquier cambio de enfoque del ojo).

O quizá puedas poner una lente delante y otra detrás de una pantalla transparente. Una lente para poder enfocar la pantalla y la otra para anular el efecto. Pero no será práctico (construcción gruesa, pérdida de visión periférica, ...)

O utiliza un espejo semitransparente para combinar la vista normal con una pantalla modificada con lentes. Hasta aquí la única idea práctica.

Answer 4

Cuando ves un objeto a través de tus ojos, los rayos que emergen radialmente del objeto se enfocan. La ubicación del objeto que enfocas es donde estos rayos parecen divergir de . A tu ojo no le importa dónde está realmente el objeto.

Cuando se llevan gafas normales, las propias gafas son una "pantalla". La cuestión principal es que los rayos parecen divergir de otro lugar. Este otro lugar no es ni la posición original, ni justo delante de los ojos, sino un punto intermedio (para eso están pensadas las gafas).

Así que ahora, todo lo que tenemos que hacer para fabricar supergafas sin tensión es orientar los elementos de la pantalla de tal manera que parezcan divergir de alguna parte. Esto puede conseguirse inclinando los píxeles o recubriendo la pantalla con una fina capa refractiva que actúe como una lente en las distancias cortas

Ahora bien, la solución anterior es parcialmente errónea, ya que tenemos DOS ojos, y nuestra capacidad para juzgar la profundidad aproximada proviene de los rayos divergentes que inciden en nuestros ojos en posición ligeramente desplazada. Así es como funcionan las gafas 3D, engañan a los ojos para que vean un par de imágenes desplazadas.

Con esto en la mano, la solución es sencilla. Calibrar las pantallas para que una de ellas muestre una imagen desplazada. Todavía tendremos que hacer un poco de la reorientación de píxeles como antes, pero no tanto, ya que ya has engañado a tu cerebro en la distancia de enfoque, ahora sólo tienes que ajustarlo para que realmente se enfoque a esa distancia.

Otra cosa a tener en cuenta es la intensidad de la luz. Debe ser baja para evitar tensiones y para que la distancia sea realista.

EDIT: En toda esta discusión, he asumido que los elementos de píxel irradian luz en una dirección (no lo hacen). Esto hará que el enfoque de "inclinar los elementos de píxel" no funcione. La "fina capa refractiva" debería seguir funcionando.

Answer 5

No creo que exista ninguna tecnología actual para utilizar algo como unas gafas para crear imágenes de una realidad virtual en nuestros ojos. A diferencia de lo que se ha dicho antes, las gafas no son pantallas, sino lentes. Modifican el ángulo de inclinación de la luz que entra en el ojo para trabajar con la lente natural del globo ocular y asegurarse de que la imagen que se ve está enfocada en la retina y no delante (miopía) o detrás (hipermetropía). No es posible enfocar una imagen a menos de un centímetro de tu ojo. Haga la prueba. Ponga su dedo delante de su ojo e intente mirar las paternas de sus huellas dactilares. ¿Las ve? De ninguna manera sólo un amasijo rosa borroso. El punto de enfoque más cercano para la mayoría de las personas estará a unos 15 centímetros, y eso si tienes una buena visión de cerca.

Las imágenes que vemos del mundo se crean cuando los rayos de luz entran en nuestros ojos y enfocan una pequeña imagen invertida en nuestra retina. Esto es lo que vemos. ¿Sería posible proyectar una imagen sobre nuestras retinas, utilizando las lentes de nuestros ojos para enfocarla correctamente? Tal vez, pero no con la tecnología actual. Por eso todos los vídeos de Google dicen "Así podría ser en el futuro". Luego ponen todos esos pequeños iconos en el vídeo y hacen que parezca que eso es lo que el tipo está viendo. Eso son efectos especiales/gráficos simples, no lo que el tipo está viendo. Teniendo en cuenta la demostración en directo que vimos en la feria de California con los paracaidistas, incluso diría que el vídeo que muestran en los fragmentos promocionales no está grabado con las cámaras que utilizan en esos prototipos de gafas. Está grabado con una cámara de vídeo HD de gama alta. Humo y espejos.

E incluso cuando consigan algo que proyecte potentes rayos de luz en tus ojos, ¿lo usarás? ¡Uy! Siento haberos dejado ciegos a todos los early adopters. Nuestra nueva versión es mucho mejor.