В журнале Оптического общества для исследований с высокой степенью воздействия, Optica, исследователи под руководством Йошио Хаясаки из Университета Уцуномия, Япония, продемонстрировали способность своего объемного пузырькового дисплея создавать изменяемую цветную графику.«Создание полноцветного обновляемого объемного дисплея является сложной задачей, потому что для создания объемной графики необходимо сформировать много трехмерных пикселей или вокселей с разными цветами», — сказал Кота Кумагаи, первый автор статьи. «На нашем дисплее вокселы микропузырьков трехмерно генерируются в жидкости с помощью сфокусированных фемтосекундных лазерных импульсов. Графика пузырьков может быть окрашена путем изменения цвета света подсветки».
Хотя новая работа является подтверждением концепции, в один прекрасный день технология может позволить использовать полноцветные обновляемые объемные дисплеи. Эти типы дисплеев могут использоваться для выставок искусства или музейных экспонатов, где зрители могут пройтись по всему дисплею. Они также исследуются, чтобы помочь врачам визуализировать анатомию пациента до операции или позволить военным изучить местность и здания перед миссией.
«Объемный пузырьковый дисплей больше всего подходит для общественных помещений, таких как музей или аквариум, потому что в настоящее время установка системы большая и дорогая», — сказал Кумагаи. «Однако в будущем мы надеемся улучшить размер и стоимость лазерного источника и оптических устройств, чтобы создать меньшую систему, которая могла бы быть доступной для личного использования».Создание пузырей с помощью лазераПузырьки для нового дисплея создаются в результате явления, известного как многофотонное поглощение, которое возникает, когда несколько фотонов фемтосекундного лазера поглощаются в точке, где фокусируется свет.
Многофотонное поглощение позволило исследователям создавать микропузырьки в очень точных местах, перемещая фокус лазерного света на различные части заполненной жидкостью кюветы, которая действовала как «экран». Использование высоковязкой или густой жидкости предотвращает немедленное поднятие образовавшихся пузырьков на верхнюю часть жидкости.Графика в виде пузырьков видна, когда они рассеивают свет от внешнего источника света, такого как галогенная лампа или мощный светодиод. Исследователи создали монохроматические изображения белого, красного, синего и зеленого цветов, переключая цвет светодиода.
Говорят, что при освещении графики проектором можно создать разные цвета в разных частях изображения.Вместо того, чтобы создавать каждый пузырь один за другим, исследователи использовали компьютерную голограмму для формирования трехмерных паттернов лазерного света, которые позволяли им контролировать количество и форму вокселей микропузырьков.
Этот подход также увеличил количество света, рассеянного микропузырьками, что сделало изображения ярче.В статье исследователи демонстрируют свою технику, создавая последовательность двумерных изображений пузырей русалки, трехмерного кролика и двухмерных изображений дельфинов в четырех разных цветах. Они также показали, что образование микропузырьков зависит от энергии излучения лазера и что контраст можно изменить, изменив количество лазерных импульсов, используемых для облучения жидкости.
«Наша пузырьковая графика имеет широкий угол обзора, ее можно обновлять и раскрашивать», — сказал Кумагаи. «Хотя наша первая объемная графика имеет миллиметровую шкалу, мы сделали первый шаг к обновляемому полноцветному объемному дисплею».В настоящее время исследователи разрабатывают систему, которая будет использовать поток внутри жидкости, чтобы лопать пузыри, позволяя изменять или очищать изображение.
Они также работают над методами, которые позволят формировать более крупную графику, что требует преодоления сферических аберраций, вызванных несоответствием показателей преломления между жидкостным экраном, стеклом, содержащим жидкость, и воздухом.