在美國光學學會的具有高影響力的研究期刊《光學》雜志上，發(fā)表了一篇以日本宇都宮大學的Yoshio Hayasaki為領導的一項研究，證明了其容積中的氣泡顯示可用于創(chuàng)造多變的彩色圖形的能力。
“要創(chuàng)建一個彩色的可更新的立體顯示是具有挑戰(zhàn)性的，因為許多三維像素或體素，用不同的顏色要形成立體圖形，”Kota Kumagai說，他是文章的第一作者。“在我們的顯示中，微泡體素的三維結構是使用聚焦的飛秒激光脈沖在液體中產(chǎn)生的。氣泡圖形可以通過改變照明光的顏色來著色。”
雖然這項新的工作是一種概念證明，該技術可能有一天實現(xiàn)全彩可更新的體積立體顯示。這些類型的顯示器可用于藝術或博物館的展品，觀眾可以以所有的方式在顯示目標周圍進行觀看。他們也正在探索，幫助醫(yī)生在手術前可視化病人的解剖或?qū)崿F(xiàn)軍事中先前的對地形和建筑物等目標的研究的使命。
“這種體積氣泡顯示是最適合如博物館和水族館的公共設施中進行應用的，目前，系統(tǒng)設置是大的和昂貴的，”Kumagai說。“然而，在未來，我們希望改善的激光源和光學設備的大小和成本，以創(chuàng)建一個較小的系統(tǒng)，且是個人應用可以負擔得起的。”
利用激光制作氣泡
對于新的顯示氣泡的現(xiàn)象稱為多光子吸收創(chuàng)造，這是發(fā)生在飛秒激光多光子吸收的點處的光聚焦情形下的。多光子吸收使得研究人員在非常精確的位置能夠創(chuàng)建微泡，通過移動激光聚焦到一個充滿液體的容器中，作為一個“屏幕”的不同部分。使用高粘度或密集的液體，防止液體中形成泡沫，但是泡泡一旦形成，立即上升到液體的頂部位置。
當外部光源例如鹵素燈或大功率的LED發(fā)出光散射到泡沫上時就會形成可視化的圖形。研究人員通過將發(fā)光二極管的顏色轉(zhuǎn)換成白色、紅色、藍色和綠色來制作單色圖像。他們還說明，用投影儀照明圖形可以在圖像的不同區(qū)域產(chǎn)生不同的顏色。
相比一個接一個地創(chuàng)建每個泡泡，研究人員使用計算機生成的全息圖形成激光3D模式，讓他們控制的微泡體素的數(shù)量和形狀。這種方法也增加了從微氣泡散射光的量，使圖像更明亮。
在論文中，研究人員展示了他們的技術，通過創(chuàng)建一個序列的2D泡泡圖像的美人魚，3D渲染的兔子，和2D海豚圖形分別具有四種不同的顏色。他們還發(fā)現(xiàn)，微泡泡的形成取決于激光的照射能量，對比度可通過改變用于照射液體激光脈沖數(shù)修正。
“我們的氣泡圖形具有寬視角和可更新的且彩色的特點，”Kumagai說。“雖然我們的第一個立體圖形在毫米尺度，我們實現(xiàn)了對可更新的全彩色立體顯示的第一步。”
研究人員現(xiàn)在正在開發(fā)一個系統(tǒng)，該系統(tǒng)將使用液體內(nèi)的氣泡爆裂特性，使圖像被改變或清除。他們也在研究可以形成更大圖形的方法，這需要克服由液體屏幕、玻璃夾持的液體和空氣的折射率不匹配所引起的球面像差等問題。
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