Der Touchscreen kann einpacken: „Fairy Lights“ erzeugt Laser-Hologramme zum Anfassen
3D-Hologramme (Foto:Yoichi Ochiai /License by CC 2.0)
Hologramme aus der Luft gegriffen
Hologramme zum Anfassen und Interagieren kennen wir alle aus Science-Fiction-Filmen. In der Realität war diese Technologie bisher aber nur teilweise mit HoloLens umsetzbar. Eine Gruppe japanischer Forscher der Universität von Tsukuba hat jetzt eine Technik entwickelt, mit der frei schwebende 3D-Hologramme erzeugt werden können. Diese könnten beispielsweise in holographischen Menüs zum Einsatz kommen. Ein Laser gibt dabei Lichtimpulse ab und ionisiert so die Moleküle am Fokuspunkt zu einem Plasma. Dadurch geben die Luftmoleküle Energie in Form von Licht ab. Die so erzeugten Lichtpunkte, auch Voxel genannt, können zu dreidimensionalen Bildern zusammengesetzt werden.
Die Hologramme sind derzeit noch sehr klein – das Volumen beträgt ungefähr einen Kubikzentimeter. Um die Hologramme zu erzeugen ist bisher zudem ein Versuchsaufbau nötig, der die Möglichkeiten des heimischen Wohnzimmers überschreitet. Den genauen Versuchsaufbau könnt ihr einem Aufsatz entnehmen, den die Forschergruppe veröffentlicht hat.
Bisher sind die erzeugten Hologramme noch sehr klein. (Foto: Yoichi Ochiai /License by CC 2.0)
Fass mich an!
3D-Hologramme schön und gut: Was aber ist das besondere an der Technik? Zum einen reagieren die Hologramme auf Berührungen. Berührt der Finger das Plasma, leuchtet es heller auf. So könnten beispielsweise optische Hinweise auf holographischen Displays erzeugt werden.
Die beeindruckendere Neuheit ist allerdings das Berührungs-Feedback der 3D-Hologramme. Berührt ein Nutzer die Plasma-Voxel, entsteht eine Plasma-Schockwelle, die ein haptisches Feedback erzeugt. Der Nutzer bekommt das Gefühl, er würde das Objekt tatsächlich berühren. Zwar gab es in der Vergangenheit schon ähnliche Versuche, diese führten allerdings zu Verbrennungen an den Fingern.
Der Anfang ist gemacht
Fairy Lights gibt uns einen Einblick, wie die Zukunft der Hologramme aussehen könnte. Gerade in Zusammenarbeit mit Augmented-Reality-Lösungen könnte die neue Technik aus Japan zahlreiche Einsatzmöglichkeiten bieten. Bis die Technik massentauglich wird, dürfte wohl noch einige Zeit vergehen. Zumal die eingesetzten Laser wohl auch keiner TÜV-Prüfung standhalten würden, da sie die Netzhaut verletzen können – nichts was man im Wohnzimmer haben möchte.
Das folgende Video erklärt euch das Prinzip von „Fairy Lights“.
via www.heise.de
Ich finde das Konzept genial, aber es gibt unfassbar viele Steine in Weg für dieses Konzept. Die Laser werden immer stark bleiben müssen, schließlich will man ein transparentes Medium innerhalb von Millisekunden auf mehrere tausend Grad Celsius erhitzen, die extra für hohe Absorbation optimierte Netzhaut zu erhitzen braucht immer wesentlich weniger. Abgenommen, die Energie geht nicht schon in der Pupille verloren und der Laser(array) verbrennt diese.
Ein anderer Punkt bei dieser Technik ist die Ozon Entstehung. So schön singende Teslaspulen auf YouTube und in echt auch aussehen, in echt stinken sie hält extrem nach dem entstehenden Ozon. Ein beißender Chemischer Geruch, der an ehesten mit dem Betreten eines Schwimmbads vergleichbar ist, das gerade als Treuegeschenk eine extra Tonne Chlor und Kinderpipi geschenkt bekommen hat. In geschlossen Räumen wird man so ein Display in Größen über 10cm auf keinen Fall länger als 20 Minuten betreiben wollen.
Und bitte macht nicht den Fehler den Alle machen und setzt das Wort „Hologramme“ in Anführungszeichen, oder so. Wirkliche Hologramme bedienen sich einer anderen Technik um Tiefe zu erzeugen. Das hier ist geschickt gestreutes Plasma.
Das stimmt so nicht ganz. Wenn man sich das Video anschaut erkären sie extra das durch Verwendung der Femtosekundenlaser genau dieses Problem eben nicht mehr besteht bzw. marginalisiert wurde.
Vereinfacht gesagt: Die Energien die hier benutzt werden sind millonenfach geringer als bei der Verwendung der lange etablierten Nanosekundenlaser. Man verwendet ja gepulste Laser und der Laser ist zwar stark, aber der einzelne Puls ist so extrem kurz dass dabei nur extrem wenige Photonen pro Puls Energie übertragen. Wie gesagt Femto(10 hoch minus 15 sec) bedeutet die Energie pro Puls ist genau eine Million mal geringer als die von herkömmlichen NanosekundenLasern.
Im Hinterkopf beachten daß die Anzahl der Impulse pro Zeitraum nicht automatisch entsprechend erhöht wird. Nur zur Veranschaulichung, wenn ich vorher innerhalb einer Minute 1000 Nanoimpulse benutz habe dann sind es jetzt 1000 Femtoimpulse (die Zahlen sind natürlich Unsinn).
Aber man erkennt das vom Prinzip her eine viel kleinere Gesamtmenge an Energie übertragen wird.
Aber die erzeugten Photonen hängen ja schon direkt von der investierten Energie ab und das sogar weniger als linear, da die ersten Joule eines der Laserpulse nur die Luft erhitzen ohne, dass schon Plasma entsteht. Längere Pulse sollten also sogar effizienter sein (womit ich nicht sinnvoller meine).
So oder so, wird das Bild dunkler, wenn die Pulse kürzer werden, wenn das menschliche Auge nicht anders funktioniert als ich gerade annehme.
Was mir aber idiotischer Weise jetzt erst auffällt ist der enorme Unterschied in der Wärmekapazität. Dachte dummer Weise nur an Faktor 4, aber die Dichte geht ja genauso mit ein. Vermutlich bekommt man es also doch hin, das Auge, selbst bei direkt Blick in den Laser, zu schützen. Vorausgesetzt, die Bestrahlung wird dann auch zeitig unterbrochen. Entweder durch irgendeine Detektion und Schutzmaßnahme, oder durch den Lidschlussreflex.
Wenn dafür aber jeder Ottonormalverbraucher nen Femtosekundenlaser braucht, muss da erstmal noch viel gemacht werden. Die Femtosekundenlaser, die ich so kenne nehmen alle nen halben Quadratmeter auf nem optischen Tisch ein, kosten zehntausende (für Wissenschaftler also echt billig, aber für zu hause noch nen bisschen teuer) und müssen mühevoll justiert werden.