Los investigadores han desarrollado un tipo de pantalla completamente nuevo que crea imágenes en 3D mediante el uso de un láser para formar pequeñas burbujas dentro de una "pantalla" líquida. En lugar de renderizar una escena 3D en una superficie plana, la pantalla en sí es tridimensional, una propiedad conocida como volumétrica. Esto permite a los espectadores ver una imagen 3D en la pantalla de columnas desde todos los ángulos sin gafas 3D o auriculares.

En la revista de The Optical Society para investigaciones de alto impacto, Optica , investigadores dirigidos por Yoshio Hayasaki de la Universidad de Utsunomiya, Japón, demostraron la capacidad de su pantalla de burbujas volumétricas para crear gráficos de colores cambiantes.

"Crear una pantalla volumétrica actualizable a todo color es un desafío porque muchos píxeles tridimensionales, o voxels, con diferentes colores deben formarse para hacer gráficos volumétricos, "dijo Kota Kumagai, primer autor del artículo. "En nuestra pantalla, los vóxeles de microburbujas se generan tridimensionalmente en un líquido utilizando pulsos láser de femtosegundos enfocados. Los gráficos de burbujas se pueden colorear cambiando el color de la luz de iluminación ".

Aunque el nuevo trabajo es una prueba de concepto, la tecnología podría algún día permitir pantallas volumétricas actualizables a todo color. Estos tipos de exhibiciones podrían usarse para exhibiciones de arte o museos, donde los espectadores pueden caminar alrededor de la pantalla. También se están explorando para ayudar a los médicos a visualizar la anatomía de un paciente antes de la cirugía o para permitir que los militares estudien el terreno y los edificios antes de una misión.

"La pantalla de burbujas volumétrica es más adecuada para instalaciones públicas como un museo o un acuario porque, en la actualidad, la configuración del sistema es grande y cara, "dijo Kumagai." Sin embargo, en el futuro, esperamos mejorar el tamaño y el costo de la fuente láser y los dispositivos ópticos para crear un sistema más pequeño que pueda ser asequible para uso personal ".

Usar láseres para hacer burbujas

Las burbujas para la nueva pantalla son creadas por un fenómeno conocido como absorción multifotónica, que ocurre cuando se absorben múltiples fotones de un láser de femtosegundos en el punto donde se enfoca la luz. La absorción multifotónica permitió a los investigadores crear microburbujas en lugares muy precisos moviendo el foco de la luz láser a varias partes de una cubeta llena de líquido que actuaba como una "pantalla". Usando una viscosidad alta, o grueso, el líquido previene las burbujas, una vez formado, de subir inmediatamente a la parte superior del líquido.

Los gráficos de burbujas se pueden ver cuando dispersan la luz de una fuente de luz externa, como una lámpara halógena o un LED de alta potencia. Los investigadores produjeron imágenes monocromáticas en blanco, rojo, azul y verde cambiando el color del LED de iluminación. Dicen que iluminar los gráficos con un proyector podría crear diferentes colores en diferentes regiones de la imagen.

En lugar de crear cada burbuja una por una, los investigadores utilizaron un holograma generado por computadora para formar patrones 3D de luz láser que les permitieron controlar el número y las formas de los voxels de microburbujas. Este enfoque también aumentó la cantidad de luz dispersada por las microburbujas, haciendo que las imágenes sean más brillantes.

En el papel, los investigadores demuestran su técnica creando una secuencia de imágenes de burbujas 2D de una sirena, un conejito renderizado en 3D, y gráficos 2D de delfines en cuatro colores diferentes. También demostraron que la formación de microburbujas depende de la energía de irradiación del láser y que el contraste podría modificarse cambiando el número de pulsos de láser utilizados para irradiar el líquido.

"Nuestros gráficos de burbujas tienen un ángulo de visión amplio y se pueden actualizar y colorear, ", dijo Kumagai." Aunque nuestros primeros gráficos volumétricos están en la escala de milímetros, logramos el primer paso hacia una pantalla volumétrica a todo color actualizable ".

Los investigadores ahora están desarrollando un sistema que usaría una corriente dentro del líquido para hacer estallar las burbujas. permitiendo que la imagen sea cambiada o borrada. También están trabajando en métodos que podrían permitir la formación de gráficos más grandes, que requiere superar las aberraciones esféricas causadas por el desajuste del índice de refracción entre la pantalla líquida, el vaso que contiene el líquido, y aire.