Fairy Lights: Holographisches Display aus Laser zum Anfassen

Holographisches Display Fairy Lights: harmlos für die Haut, schädlich für die Netzhaut (Bild: Yoichi Ochiai / University of Tsukuba)

Bilder aus Licht, die der Nutzer auch noch berühren kann: Japanische Forscher haben ein holographisches Display entwickelt, das Bilder in der Luft schweben lässt.

3D-Inhalte, die im Raum schweben: Die Ideen der Star-Wars-Filme werden Realität. Japanische Forscher haben mit Fairy Lights ein System vorgestellt, das 3D-Bilder aus Luft erzeugt. Sie schweben mitten im Raum und können gefahrlos angefasst werden.

Die Bilder werden mit Hilfe eines Lasers generiert, der Lichtpulse abgibt. Jeder Puls hat eine Dauer im zweistelligen Femtosekunden-Bereich. Dennoch ionisieren die Lichtpulse am Fokuspunkt die dort vorhandenen Moleküle zu einem Plasma. Die Luftmoleküle geben Energie als Photonen, also in Form von Licht ab. Diese Lichtpunkte sind die Voxel (aus: Volumetric und Pixel), die zu Bildern kombiniert werden können.

Die Forscher testeten zwei Laser

Das geschehe auf zwei verschiedene Arten, schreiben die Forscher um Yoichi Ochiai in einem Aufsatz, der als Preprint auf dem Dokumentenserver Arxiv abrufbar ist: mit Hilfe einer Lichtmodulationstechnik im Raum oder durch Scannen eines Laserstrahls mit einem Galvanospiegel. Die Forscher haben zwei verschiedene Laser getestet - der eine mit einer Auflösung von 4.000 Lichtpunkten pro Sekunde, der andere schafft 200.000 Lichtpunkte pro Sekunde. Die Bilder sind allerdings noch recht klein: Das Volumen beträgt etwa einen Kubikzentimeter.

Das japanische Unternehmen Aerial Burton hatte bereits ein derartiges Display vorgestellt. Der Unterschied besteht in der Länge der Laserpulse: Aerial Burtons System lässt den Laser im Nanosekunden-Bereich pulsen. Plasma, das in diesem Bereich leuchte, könne jedoch Verbrennungen verursachen, sagen die Forscher um Ochiai. Anfassen empfiehlt sich also nicht.

Plasma kann Netzhaut schädigen

Anders bei Fairy Lights: Wegen der kürzeren Dauer seien die Pulse für die Haut harmlos - Berühren ist deshalb problemlos möglich. Allerdings gilt das nur für die Haut: Für die Netzhaut ist das Plasma gefährlich. Es sei deshalb ein angemessener Aufbau erforderlich, warnen die Forscher.

Dann kann das Display offensichtlich viel Spaß machen, denn es reagiert auf Berührungen: Ein Kontakt eines Fingers mit dem Plasma lasse dieses heller leuchten, schreiben die Forscher. Der Effekt könne als optischer Hinweis dienen - so sei eine Interaktion mit dem holographischen Display möglich.

Plasma erzeugt haptisches Feedback

Allerdings liefert das System nicht nur eine optische, sondern auch eine haptische Rückmeldung: "Wenn der Nutzer die Plasmavoxel berührt, werden von dem Plasma Schockwellen erzeugt. Der Nutzer spürt einen Impuls auf dem Finger, als ob das Licht eine physische Substanz hat."

Die Forscher von der Universität Tsukuba wollen Fairy Lights auf der Siggraph vorstellen. Die Computergrafik-Konferenz findet vom 9. bis 13. August in Los Angeles statt.