Nadelen zijn er genoeg bij te verzinnen, maar origineel is het wel, dit driedimensionale display dat Japanse onderzoekers hebben gebouwd. Ze laten intense lasers heel precies focusseren in een vloeistof, waardoor duizenden fijne belletjes ontstaan die samen onder een lamp een driedimensionaal beeld vormen.
Driedimensionale videobeelden kun je op verschillende manieren proberen te maken. Je kunt steeds twee beelden naar de beide ogen sturen die een klein beetje verschoven zijn ten opzichte van elkaar; zo werkt de HoloLens (lees: ‘HoloLens voegt hologrammen toe aan werkelijkheid’). Of je maakt een televisie die zonder brilletje 3D biedt. Nadeel van dit laatste is dat je alleen 3D-tv ziet als je vanuit bepaalde hoeken kijkt. Helemaal bont maakte de Nederlandse hoogleraar Roel Vertegaal het, die een paar drones zodanig liet rondvliegen dat ze al zwevend een 3D-structuur vormden (lees: ‘BitDrones vormen een 3D-beeldscherm’).
Glycerine
Onderzoekers van de Utsunomiya University in Japan doen het nu met belletjes in een vloeistof. Ze bouwden hiervoor een proefopstelling rond een kolom vol glycerine, een stroperige vloeistof. Daar omheen plaatsten ze een aantal lasers die razendsnel extreem korte pulsen (van enkele femtoseconden lang; 1 fs = 10-15 s) focusseren in een beperkt aantal voxels (een voxel is een driedimensionale pixel). Doordat op een plek meerdere laserbundels samenkomen, warmt de vloeistof zeer lokaal op, waardoor een dampbelletje ontstaat.
Snelle lasers
De lasers zijn zo snel dat binnen een fractie van een seconde met de belletjes een compleet driedimensionaal beeld ontstaat. Door deze bellen aan te lichten, verschijnt een gekleurd beeld. De onderzoekers beweren dat ze beelden in meerdere kleuren kunnen maken, maar de voorbeelden die ze beschrijven in vakblad Optica (gratis) zijn monochroom. De Japanners gebruikten glycerine omdat belletjes daarin niet direct opstijgen – zoals in water – want dat zou het beeld te snel doen vervagen.
Het voordeel van de gebruikte techniek is dat het gecreëerde beeld werkelijk driedimensionaal is; en dus niet gebaseerd op een illusie van 3D. Je kunt er omheen lopen en dan zie je steeds weer andere details van het voorwerp dat is afgebeeld. De bedenkers verwachten dat hun beeldtechniek interessant kan zijn voor in musea of zeeaquaria. Een andere mogelijke toepassingen ligt bij artsen die een ingewikkelde operatie voorbereiden.
Konijn
Als voorbeeld maakten de Japanners beelden van een zeemeermin, een dolfijn en een konijn in vier verschillende kleuren. Ze toonden aan dat de grootte van de bellen afhangt van de intensiteit van het licht dat op de vloeistof valt. Ook het aantal laserpulsen per keer beïnvloedt de bellengrootte.
In een variant op hun eerdere experimenten lieten de onderzoekers de lasers niet de voxels een voor een belichten, maar creëerden ze een “laser-hologram”. Dit is een driedimensionaal patroon van intens laserlicht dat in één keer op het gewenste volume wordt geprojecteerd.
Nadelen
Hoe geinig en origineel dit principe ook is, de beperkingen en nadelen zijn ook overduidelijk aanwezig. Zo valt niet in te zien hoe dit principe ooit zou kunnen leiden tot een scherm dat video kan afspelen. Daarvoor is immers een frame rate (hoe vaak een beeld wordt ververst) nodig van minstens zo’n tien beelden per seconde. De onderzoekers melden in een persbericht te werken aan een systeem dat met een vloeistofstroom de bellen afvoert. Het is hoogst twijfelachtig of dit ooit snel genoeg gaat, want de glycerine is nu eenmaal traag.
Beeldmateriaal: Kumagai et al., Optica, 2017
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.