Thema: Laserpulse erzeugen 3D-Bild in der Luft

[SiLæncer]

Wissenschaftler am National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) in Tokio hat ein Verfahren entwickelt, mit dem sich echte räumliche Bilder erzeugen lassen. Dazu wird ein infraroter, Nanosekunden-Laserpuls auf einen Punkt im Raum fokussiert. Nahe dem Fokuspunkt übersteigt die Intensität des Lasers den Schwellwert für die Ionisierung der Luft – das mit einem Knall erzeugte Plasma leuchtet für rund eine Nanosekunde auf.

Die motorisierte Verschiebung der Fokussierlinse sowie ein rotierendes Spiegelsystem erlauben derzeit die Erzeugung der Leuchtpunkte mit einer Frequenz von 100 Hertz. Nach Angaben der Forscher soll sich das 3D-Bild bis zu einer Entfernung von mehreren Metern darstellen lassen.

Quelle : www.heise.de

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Das Holodeck lässt grüßen  

[mtron]

Für die Trekkies 

Per Spezialbrille und Steuerung kann sich der Nutzer in der virtuellen Welt des an der TU Graz entwickelten Visualisierungssystems bewegen.

"DAVE" [Definitely Affordable Virtual Environment] ist ein rund elf Quadratmeter großer, begehbarer Kubus mit einer Höhe von 2,80 Metern.

Der Würfel ist ausgestattet mit vier speziellen Kameras, die den Besucher orten und dem System dessen Position mitteilen. Per Sensorbrille und Cursor kann sich der Betrachter durch den virtuellen Raum bewegen.

Ein Rechencluster von insgesamt elf vernetzten Prozessoren verarbeitet die Informationen.

"Wie auf dem Holodeck der Enterprise"

Die Anwendungsbereiche reichen von Weltraumwissenschaften und Medizin bis zur Biotechnologie, so der Leiter des Instituts für Computergrafik und Wissensvisualisierung, Dieter Fellner.

"Ähnliche Systeme bestehen bereits, das Neue ist aber, dass man mit der Änderung der eigenen Körperhaltung die Sichtweise im Raum ändert", erklärte Fellner.

Geht man z. B. in die Hocke, betrachtet man alles aus der Froschperspektive. "Die Psychophysik wird berücksichtigt," so Fellner. "Es ist wie auf einem Holodeck des Raumschiffs Enterprise."

weitere Details zu DAVE: http://www.cgv.tugraz.at/CGV/DigitalLibrary/publications/TechnicalReports/bs/TR-tubs-cg-2003-08.pdf

Quelle: apa

[SiLæncer]

Forscher zeigen ein Material, das sich besonders gut als Speicher für Hologramme eignet. Es lässt sich binnen Minuten beschreiben und speichert 3D-Bilder für Stunden

Mit Hologrammen sind die meisten Menschen vermutlich zuerst im Fernsehen in Berührung gekommen - auf den großen Raumschiffen der US-Serie "Star Trek" (hierzulande zunächst eher als "Raumschiff Enterprise" bekannt) waren so genannte Holodecks eine beliebte Freizeit- und Schulungseinrichtung. Nun haben die dort eingesetzten, dreidimensionalen Darstellungen mit Hologrammen eigentlich nicht viel zu tun- haben sie doch auch fühlbare Eigenschaften, während das, was die Technik heute als Hologramm zeigt, nur auf Tricks mit Licht beruht.

Das Prinzip ist so einfach, wie seine Wirkung verblüffend ist: Wenn wir ein Objekt sehen, dann nur, weil es mit Licht in einer ganz bestimmten Form wechselwirkt, es reflektiert, es beugt, es absorbiert... gelänge es nun, die Auswirkungen all dieser Reaktionen aufzuzeichnen und künstlich wiederzugeben, bräuchte es das Objekt gar nicht mehr, das entstehende Abbild des Objekts könnten wir nicht von der Wirklichkeit unterscheiden. So weit fortgeschritten ist die Technik aber noch nicht. Immerhin gelingt es aber heute schon, die Interferenzmuster eines Objekts mit kohärentem Licht (also Laser) aufzuzeichnen.

Holografische Aufnahme eines Schädels - Screenshot einer Kamerafahrt (Aufnahme: Peyghambarian/Tay)

Zumindest wenn diese stabil genug sind, was in der Regel auch bedingt, dass sich das Objekt während der Aufnahme nicht bewegt. Illuminiert man diese Muster nun erneut mit Laserlicht, erscheint ein (im simpelsten Fall einfarbiges) Abbild des ursprünglichen Objekts, das vor dem Auge zu schweben scheint und alle Eigenschaften eines dreidimensionalen Objekts besitzt - davon abgesehen, dass man es eben nicht anfassen kann. Die Voraussetzungen dafür, dass man ein Material als Trägermedium eines Hologramms verwenden kann, sind eigentlich simpel: Es muss Amplituden- und Phaseninformationen des Lichtfeldes dreidimensional speichern können.

Das funktioniert zum Beispiel mit behandelten Gläsern, oder, moderner, mit Photopolymeren. In Photopolymeren verändert eine chemische Reaktion beim "Schreiben" lokal den Brechungsindex des Materials. Allerdings ist diese Reaktion nicht wirklich reversibel - Photopolymere lassen sich nicht wieder löschen. Dafür behalten sie die einmal eingeprägten Informationen aber auch für längere Zeit.

Das Gegenteil ist der Fall bei holografischen Displays, die etwas auf LCD- oder MEMS-Basis konstruiert wurden. Diese kann man zwar im Hundertstelsekunden-Rhythmus ändern - man wird aber auch dazu gezwungen, die Hologramme bleiben nur erhalten, wenn die Informationen ständig aufgefrischt werden.

Im Wissenschaftsmagazin Nature stellen nun US-Forscher ihre Erfahrungen mit einem Material vor, dass die oben beschriebenen Nachteile nicht besitzt - es lässt sich löschen, braucht aber nicht ständig aufgefrischt zu werden. Die so genannten photorefraktiven Polymere speichern die Informationen des Lichtfeldes über die räumliche Verteilung von Ladungen. Das beruht auf dem photorefraktiven Effekt, der eigentlich eine Summe verschiedener Eigenschaften darstellt: in dem Medium müssen durch Bestrahlung mit Licht Ladungsträger entstehen, diese müssen beweglich sein und der lokale Brechungsindex muss von der Ladungsverteilung abhängen.

Bisherige solche Materialien brachten allerdings einen kleinen Nachteil mit: die Ladungsverteilung glich sich mit der Zeit selbst wieder aus. Das Verhältnis von Aufzeichnungs- zu Speicherzeit lag oft nahe 1, während es für sinnvolle Anwendungen eher bei 1:1000 liegen sollte. Ebensolche Ergebnisse haben die Wissenschaftler nun mit einem ausgeklügelten Polymer erreicht, das sie in ihrer Arbeit beschreiben. Daraus konnten sie ein Hologramm mit zehn mal zehn Zentimetern Grundfläche konstruieren, das sich binnen Minuten beschreiben ließ, seine Daten aber für drei Stunden behielt. Zudem fanden die Wissenschaftler für den kompletten Lebenszyklus des Hologramms Lösungen - von der Bilderzeugung mit Computerhilfe bis zum Löschen des Hologramms durch gleichförmige Bestrahlung des Polymers.

Quelle : www.heise.de

[SiLæncer]

3D-Gucken war gestern: Forscher von der Universität in Tokio haben auf der Siggraph in New Orleans eine Holoprojektion vorgestellt, die bei Berührung Druck ausübt. Dazu kombinierte das Forscherteam um Takayuki Iwamoto die holografischen Projektionsschirme der Firma Provision mit dem Airborne Ultrasound Tactile Display (PDF), das virtuelle Objekte fühlbar macht.

Das ganz ohne mechanische Komponenten funktionierende Ultraschallsystem, das die Japaner bereits auf der letztjährigen Siggraph vorstellten, nutzt die Druckwelle von Ultraschallsignalen aus. Sie ordneten dazu mehrere Signalgeber so an, dass sich die Wellen überlagern können, wodurch sie auf Hindernisse in der Luft akustischen Druck ausüben – Projektionen fühlen sich dadurch wie feste Objekte an. Die räumliche Verteilung des Drucks hängt vom Brennpunkt ab und kann über Phasenverzögerung und Amplitude der akustischen Wellen gesteuert werden. Die auf der diesjährigen Siggraph vorgestellte Variante (PDF) nutzt 324 Ultraschall-Wandler, die Resonanzfrequenz beträgt 40 kHz. Der Prototyp soll ausreichende Vibrationen mit bis zu 1 kHz erzeugen und im Brennpunkt einen Druck von 1,6 gf (0,0157 Newton) ausüben.

Die Position der berührenden Finger erkennen die Forscher mithilfe zweier WiiMotes: Der Mittelfinger der berührenden Hand trägt einen reflektierenden Marker, der von IR-LEDs beleuchtet wird. Die Signale der IR-Kameras in den Fernbedienungen der Spielekonsole werden zur Positionsbestimmung des Fingers im Raum ausgewertet. Berührt der Finger das 3D-Hologramm, das mit den akustischen Wellen überlagert wurde, kann der Anwender das virtuelle Objekt ertasten. In der Demonstration ließen die Forscher Regentropfen auf die Hand fallen und einen kleinen Elefanten über den Handrücken laufen – beide gut sichtbar und erfühlbar.

Quelle und Links : http://www.heise.de/newsticker/Fuehlbare-3D-Projektion--/meldung/143187