Os pesquisadores desenvolveram um tipo completamente novo de display que cria imagens 3D usando um laser para formar pequenas bolhas dentro de uma "tela" líquida. Em vez de renderizar uma cena 3D em uma superfície plana, a tela em si é tridimensional, uma propriedade conhecida como volumétrica. Isso permite que os visualizadores vejam uma imagem 3D no display colunar de todos os ângulos, sem óculos 3D ou fones de ouvido.

No jornal da The Optical Society para pesquisas de alto impacto, Optica , pesquisadores liderados por Yoshio Hayasaki da Universidade de Utsunomiya, Japão, demonstraram a capacidade de sua exibição de bolha volumétrica para criar gráficos coloridos mutáveis.

"Criar uma tela volumétrica atualizável em cores é desafiador porque muitos pixels tridimensionais, ou voxels, com cores diferentes devem ser formados para fazer gráficos volumétricos, "disse Kota Kumagai, primeiro autor do artigo. "Em nosso display, os voxels de microbolhas são gerados tridimensionalmente em um líquido usando pulsos de laser de femtossegundos focados. Os gráficos de bolhas podem ser coloridos alterando a cor da luz de iluminação. "

Embora o novo trabalho seja uma prova de conceito, a tecnologia pode um dia permitir exibições volumétricas atualizáveis ​​em cores. Esses tipos de exibição podem ser usados ​​para exposições de arte ou museu, onde os espectadores podem percorrer todo o caminho ao redor da tela. Eles também estão sendo explorados para ajudar os médicos a visualizar a anatomia de um paciente antes da cirurgia ou para permitir que os militares estudem o terreno e os edifícios antes de uma missão.

"O visor de bolha volumétrica é mais adequado para instalações públicas, como um museu ou um aquário porque, Atualmente, a configuração do sistema é grande e cara, "disse Kumagai." No entanto, no futuro, esperamos melhorar o tamanho e o custo da fonte de laser e dos dispositivos ópticos para criar um sistema menor que possa ser acessível para uso pessoal. "

Usando lasers para fazer bolhas

As bolhas da nova tela são criadas por um fenômeno conhecido como absorção multifotônica, que ocorre quando vários fótons de um laser de femtossegundo são absorvidos no ponto em que a luz é focalizada. A absorção multifotônica permitiu aos pesquisadores criar microbolhas em locais muito precisos, movendo o foco da luz do laser para várias partes de uma cubeta cheia de líquido que agia como uma "tela". Usando uma alta viscosidade, ou grosso, líquido evita as bolhas, uma vez formado, de subir imediatamente para o topo do líquido.

Os gráficos de bolha são visíveis quando dispersam a luz de uma fonte de luz externa, como uma lâmpada de halogênio ou LED de alta potência. Os pesquisadores produziram imagens monocromáticas em branco, vermelho, azul e verde, alternando a cor do LED de iluminação. Dizem que iluminar os gráficos com um projetor pode criar cores diferentes em diferentes regiões da imagem.

Em vez de criar cada bolha uma por uma, os pesquisadores usaram um holograma gerado por computador para formar padrões 3D de luz laser que os permitiu controlar o número e as formas dos voxels de microbolhas. Esta abordagem também aumentou a quantidade de luz espalhada pelas microbolhas, tornando as imagens mais brilhantes.

No papel, os pesquisadores demonstram sua técnica criando uma sequência de imagens de bolhas 2D de uma sereia, um coelho renderizado em 3D, e gráficos 2D de golfinhos em quatro cores diferentes. Eles também mostraram que a formação de microbolhas depende da energia de irradiação do laser e que o contraste pode ser modificado alterando o número de pulsos de laser usados ​​para irradiar o líquido.

"Nossos gráficos de bolha têm um amplo ângulo de visão e podem ser atualizados e coloridos, "disse Kumagai." Embora nossos primeiros gráficos volumétricos sejam na escala de milímetros, alcançamos a primeira etapa em direção a uma tela volumétrica colorida atualizável. "

Os pesquisadores agora estão desenvolvendo um sistema que usaria um fluxo dentro do líquido para estourar as bolhas, permitindo que a imagem seja alterada ou apagada. Eles também estão trabalhando em métodos que podem permitir a formação de gráficos maiores, que requer a superação de aberrações esféricas causadas pela incompatibilidade do índice de refração entre a tela de líquido, o copo segurando o líquido, e ar.