Britse en Japanse ingenieurs hebben een volumetrisch display gemaakt op basis van akoestische levitatie. Een kleine bal is verantwoordelijk voor het weergeven van het beeld erin, dat langs het werkgebied wordt bewogen door ultrasone zenders en verlicht door een hogesnelheidsprojector. Bovendien kan het apparaat geluiden afspelen en een tactiele reactie creëren wanneer de gebruiker zijn vinger naar het scherm brengt, zeggen de auteurs van het artikel in Nature.
Omdat sciencefiction vaak volumetrische displays gebruikt die in de lucht zweven, zijn ingenieurs al lang bezig met het creëren van dergelijke technologieën in het echte leven. Volumetrische schermen werken in de regel vanwege optische effecten. Voorbeelden van dergelijke ontwikkelingen zijn het Canadese lichtveldscherm voor teleconferenties en het Amerikaanse 3D-desktopscherm, dat werkt dankzij een lenticulair raster.
Dergelijke technologieën creëren echter het effect van volume in het scherm, maar wekken niet de indruk dat het beeld in de lucht zweeft. Voor dit effect hebben ingenieurs enkele jaren geleden voorgesteld om akoestische levitatie te gebruiken. Het werkt omdat een reeks ultrasone transducers staande golven en stabiele gebieden met lage en hoge druk creëert, die kleine voorwerpen, zoals polystyreenballen, kunnen bevestigen. Britse ingenieurs hebben dit effect al gebruikt door een reeks ballen in de lucht te fixeren die in de gewenste kleur naar de toeschouwer kunnen draaien, of door een klein doorschijnend stuk stof te hangen waarop het beeld wordt geprojecteerd.
In het nieuwe werk hebben ingenieurs onder leiding van Sriram Subramanian van de Universiteit van Sussex een scherm gemaakt waarin een enkel bolvormig deeltje in realtime een driedimensionaal kleurenbeeld kan creëren. Het apparaat is gebaseerd op twee reeksen ultrasone stralers (16 bij 16), tegenover elkaar geplaatst: onder en boven het werkgebied. Aan de bovenzijde van de emitterarray is ook een LED-projector gemonteerd.
Het werkingsprincipe van het display is gebaseerd op het feit dat het apparaat snel het gebied met verminderde druk verplaatst, waarin de polystyreenbal zweeft, en verlicht met een kleur die verandert afhankelijk van de positie van de bal in de ruimte. In de demo kun je zien dat je op het display de torusknoop en vlinder in realtime kunt zien fladderen. Meer indrukwekkende voorbeelden zijn ook te zien in de video, zoals een zwevend model van de aarde, maar deze frames zijn gemaakt met een veel langere sluitertijd en de persoon kan ze niet met het blote oog zien.
Experimenten hebben aangetoond dat het display de bal kan versnellen tot 3,75 meter per seconde op een rechte lijn en tot 0,75 meter per seconde wanneer het rand- en hoekdetails in het beeld tekent.
Naast het weergeven van 3D-beelden, kan het scherm ook geluid produceren dat hoorbaar is voor een persoon en een voelbare respons produceren. Hiervoor worden de geluidsparameters op de emitters zo aangepast dat, naast de hoofdval die wordt gebruikt om de bal te laten zweven, een ander gebied vormt met een veranderde druk aan de zijkant ervan. Door er een vinger in te plaatsen, kan de gebruiker de reactie van het scherm voelen.
Promotie video:
De auteurs merken op dat de kenmerken van het beeld die zichtbaar zijn voor het blote oog, inclusief de grootte, kunnen worden verbeterd door een nauwkeuriger deeltjesbewegingsmodel en een helderdere projector te gebruiken. Bovendien zal een nauwkeuriger model het mogelijk maken om een groter deel van de werkcyclus van de zender toe te wijzen aan de secundaire val, en daardoor de tactiele respons te verbeteren.
Er is een andere technologie voor het creëren van een volumetrisch beeld in de lucht, ontwikkeld door Japanse ingenieurs. Ze stellen voor om hiervoor laseremitters te gebruiken, die gloeiende plasmamicrodruppeltjes in de lucht creëren. Door het gloei-gebied te verplaatsen, kan het prototype-apparaat kleine volumetrische figuren in de lucht maken en kunt u ze met uw vinger aanraken.
Grigory Kopiev
