Britiske og japanske ingeniører har skabt et volumetrisk display baseret på akustisk levitation. En lille kugle er ansvarlig for at vise billedet i det, der flyttes langs arbejdsområdet af ultralydsemittere og belyst af en højhastigheds-projektor. Derudover kan enheden afspille lyde og skabe en følbar reaktion, når brugeren bringer sin finger til displayet, siger forfatterne af artiklen i Nature.
Da science fiction ofte bruger volumetriske skærme, der flyder i luften, har ingeniører længe arbejdet på at skabe sådanne teknologier i det virkelige liv. Som regel fungerer volumetriske skærme på grund af optiske effekter. For eksempel er blandt sådanne udviklinger den canadiske lysfeltskærm til telekonference og den amerikanske 3D-desktopskærm, der fungerer takket være en linseformet raster.
Sådanne teknologier skaber imidlertid effekten af lydstyrke inde i skærmen, men giver ikke indtryk af, at billedet flyder i luften. Til denne effekt foreslog ingeniører for flere år siden at bruge akustisk levitation. Det fungerer, fordi en række ultralydstransducere skaber stående bølger og stabile områder med lavt og højt tryk, der er i stand til at fastgøre små genstande, såsom polystyrenkugler. Britiske ingeniører har allerede brugt denne virkning ved at feste en række bolde i luften, der kan vende den ønskede farve mod observatøren, eller hænge et lille gennemsigtigt stykke stof, som billedet projiceres på.
I det nye værk har ingeniører ledet af Sriram Subramanian fra University of Sussex skabt en skærm, hvor en enkelt sfærisk partikel er i stand til at skabe et tredimensionelt farvebillede i realtid. Enheden er baseret på to matriser af ultralydsemittere (16 med 16) placeret overfor hinanden: under og over arbejdsområdet. En LED-projektor er også monteret på oversiden af emittergruppen.
Funktionsprincippet for displayet er baseret på det faktum, at enheden hurtigt bevæger sig området med reduceret tryk, hvor polystyrenkuglen løfter op, og lyser den i farve, der ændrer sig afhængigt af kuglens placering i rummet. I demoen kan du se, at skærmen giver dig mulighed for at se torusknuden og sommerfuglen flappe i realtid. Flere imponerende eksempler kan også ses i videoen, såsom en levende model af Jorden, men disse rammer blev skudt med en meget langsommere lukkerhastighed, og personen kan ikke se dem med det blotte øje.
Eksperimenter har vist, at skærmen kan accelerere kuglen op til 3,75 meter i sekundet på en lige linje og op til 0,75 meter per sekund, når den tegner kant- og hjørnedetaljer på billedet.
Ud over at vise 3D-billeder er skærmen også i stand til at producere lyd hørbar for en person og producere en taktil respons. Til dette justeres lydparametrene på emitterne på en sådan måde, at ud over hovedfælden, der bruges til at ophæve kuglen, dannes et andet område med et ændret tryk på siden af den. Ved at placere en finger i det, kan brugeren føle skærmens respons.
Salgsfremmende video:
Forfatterne bemærker, at egenskaberne ved det billede, der er synligt for det blotte øje, inklusive størrelse, kan forbedres ved at bruge en mere nøjagtig partikelbevægelsesmodel såvel som en lysere projektor. Derudover giver en mere nøjagtig model mulighed for at tildele en større brøkdel af emitterens driftscyklus til den sekundære fælde og derved forbedre den taktile respons.
Der er en anden teknologi til at skabe et volumetrisk billede i luften, udviklet af japanske ingeniører. De foreslår at bruge laseremittere til dette, som skaber glødende plasmamikrodropletter i luften. Ved at flytte glødområdet er prototypenheden i stand til at skabe små volumetriske figurer lige i luften, og du kan røre dem med din finger.
Grigory Kopiev