Fairy Lights ermöglicht schwebende Hologramme im freien Raum

Hologramme und virtuelle Darstellungsformen haben derzeit Hochkonjunktur. Während bisher virtuelle Brillen (z.B. die HoloLens) und verschiedene Volumendisplays (z.B. Holus) für die Darstellung von dreidimensionalen Objekten im Raum entwickelt wurden, wird nun mit Fairy Lights eine Weiterentwicklung der Laser-induzierten Darstellung von schwebenden Hologrammen in der Luft präsentiert. Solche Hologramme sind aus vielen SciFi-Filmen und -Projekten – wie z.B. dem hier vorgestellte Bleen-3D-Projektor –  weltbekannt und würden auch in der realen Welt eine Vielzahl an nutzenstiftenden Einsatzmöglichkeiten in Ergänzung zu der Augmented Reality bieten. Ein Team aus japanischen Forschern von verschiedenen Universitäten und Instituten stellen nun ihre Entwicklung in einem wissenschaftlichen Paper vor.

spezieller Aufbau des Femtosekunden-Lasers (Foto: Yoichi Ochiai / University of Tsukuba)

In ihrem Artikel beschreiben sie das Fairy Lights System, das mit Hilfe von Laser-induziertem Plasma die Darstellung von schwebenden Hologrammen im freien Raum ermöglichen soll. Möglich werden sie durch einen speziellen Laser-Aufbau, der dreidimensionale Bilder durch Laser-Impulse erzeugt. Mit einem Lichtimpuls im Femtosekundenbereich werden Moleküle in einem Fokuspunkt ionisiert und so Plasma erzeugt. Die Luftmoleküle geben dann Energie in Form von Licht ab, das schließlich aus Voxeln (also volumetrischen Pixeln bzw. Bildpunkten) Bilder formt. Bisher sind so leider nur Bilder in der Größe von bis zu einem Kubikzentimeter erstellbar, jedoch soll dieser Aufbau vorerst zur grundlegenden Forschung dienen und im weiteren Verlauf auch vergrößert werden.

Dafür sind die Vorteile dieses neuen Ansatzes zur Erzeugung von dreidimensionalen Hologrammen durch Femtosekunden-Laser schlagkräftig. Als erstes wird angeführt, dass kein Dampf oder andere schwebende Partikel benötigt werden, um die Lichtstrahlen zu emittieren (wie z.B. beim LEIA System). Zweitens sind keine Drähte oder Strukturen notwendig, die die Sicht auf das Objekt behindern könnten und drittens bieten die modernen optischen Technologien die Möglichkeit einer absolut präzisen Steuerung des Lichtstrahls.

Plasma-Hologramm im freien Raum (Foto: Yoichi Ochiai / University of Tsukuba)

Darüber hinaus bringen die verwendeten Femtosekunden-Lasern, die mit einer Impulsdauer von 30 bis 100 Femtosekunden (fs) und 269 fs arbeiten, einen weiteren Vorteil in Punkto Sicherheit mit sich. Im Gegensatz zu den Nanosekunden-Lasern, mit denen bereits das japanische Unternehmen Aerial Burton experimentiert hat, führt beim Fairy Lights System die Berührung der Plasma-Hologramme nicht zu Verbrennungen der Haut. Auf diese Weise soll auch die Interaktion mit den Hologrammen zukünftig möglich werden. Denn dazu bietet das Laser-induzierte Plasma die einzigartige Eigenschaft, dass es berührt werden kann. Bei Kontakt sendet das Plasma leichte Schockwellen aus, sodass der Anwender das Gefühl vermittelt bekommt, das Hologramm zu spüren. Darüber hinaus verursacht der Kontakt zwischen dem Plasma und bspw. einem Finger ein helleres Licht, das zukünftig für mögliche Touch-Steuerungen genutzt werden soll.

Plasma-Hologramm im freien Raum (Foto: Yoichi Ochiai / University of Tsukuba)

Jedoch sind auch die Femtosekunden-Laser nicht gerade ungefährlich. Auch wenn die Versuche zeigen, dass sie für die Haut in kurzen Zeitspannen der Berührung nicht gefährlich sind, so können sie doch die Netzhaut im Auge schädigen. Entsprechend müssen noch entsprechende Sicherheitsvorkehrungen bei der Arbeit mit dem Laser-induszierten Plasma und dem Fairy Lights System getroffen werden.
Wer schon gespannt auf das Fairy Lights System ist, darf sich nun auf die Siggraph-Konferenz Anfang August in Los Angeles, USA freuen. Dort stellt das Forscherteam sein System im Rahmen einer Präsentation vor und will weitere Informationen bekannt geben.

Quelle und weiterführende Informationen: Fairy Lights, Publikation zu Fairy Lights

Fairy Lights Hologramme

7.8

Realisierbarkeit

6.0/10

Marktchance

7.0/10

Nützlichkeit

9.5/10

Spaßfaktor

9.0/10

Will ich haben

7.5/10

Pro

• absolut faszinierend
• jede Menge Einsatzmöglichkeiten

Kontra

• Komplexer Aufbau
• Sicherheit der Laser beim Einsatz