日本宇都宮大學(Utsunomiya University)光學研究與教育中心(CORE)的研究人員開發出一種新穎的立體顯示器設計,能夠呈現出從任何視角都能以裸眼觀察到實際3D空間中的3D影像。

研究人員利用甘油(丙三醇)填充罐作為介質,再以飛秒雷射脈衝聚焦於介質的不同點上,透過多光子吸收的方式誘導出光散射微氣泡。接著,利用照明光源顯露這些微氣泡,使其形成3D影像的立體畫素。

研究人員在美國光學學會(OSA)的《光學》(Optica)期刊中描述這項研究成果。立體的氣泡顯示器是由光源(飛秒雷射)、結合變焦透鏡的2D鏡式電流計,以及LCOS光調變器組成。該光學設置能在透明介質上執行3D光束掃描,接著在一定量的甘油中形成立體畫素。

20170303 3D NT01P1 雷射氣泡立體顯示器的概念。從任何方向或角度都可以看到由氣泡呈現的各種立體圖案

由於甘油具有高度粘性,減緩了微氣泡的運動,使得立體畫素得以穩定至足以準確地顯示具有環繞視角的立體圖形。這種以光定址的甘油填充顯示器的優點還包括使用簡單,完全無需佈線。

這項概念驗證實驗是以立方公分的規模執行的,將容量約10x10x100mm^3的甘油密封在玻璃槽中,利用800nm 100fs雷射脈衝以1kHz的重覆率照射,從而形成直徑約為20um的微泡氣。

20170303 3D NT01P2 以飛秒雷射誘導微小氣泡呈現的立體兔子圖形

研究人員還指出,經過多次照射還能控制微氣泡的長度和直徑;改變照射脈衝的次數,則能夠改變顯示圖形的對比度。研究人員們已經成功地呈現幾種灰階圖案以及全息影像了。

研究人員預期,如果使用專用投影儀(以空間聚焦和時間控制的照明光線)進行照射,不同的立體畫素可以散射不同的顏色。未來,研究人員希望能夠為其發明添加氣泡破裂系統,進一步開發出可更新的顯示器。

編譯:Susan Hong

(參考原文:Making volumetric displays out of glycerin-filled tanks,by Julien Happich)