Les chercheurs ont développé un tout nouveau type d’affichage qui crée des images 3D en utilisant un pointeur laser 200mW pour former de minuscules bulles à l’intérieur d’un «écran» liquide. Au lieu de rendre une scène 3D sur une surface plane, l’affichage lui-même est en trois dimensions, une propriété connue sous le nom volumétrique. Cela permet aux spectateurs de voir une image 3D dans l’affichage en colonne à partir de tous les angles sans lunettes 3D ou casques.
Dans le journal de la Société de l’Optique pour la recherche d’impact élevé, les chercheurs dirigés par Yoshio de l’Université d’Utsunomiya, au Japon, ont démontré la capacité de leur affichage volumétrique de bulle pour créer des graphiques en couleurs changeables.
"La création d’un affichage volumétrique entièrement colorimétrique est difficile parce que de nombreux pixels tridimensionnels, ou voxels, avec différentes couleurs doivent être formés pour faire des graphiques volumétriques", a déclaré Kota, premier auteur du journal. "Dans notre affichage, les voxels de microbulles sont générés en trois dimensions dans un liquide en utilisant des impulsions laser vert 10 km femtosecondes focalisées. Les graphiques à bulles peuvent être colorés en changeant la couleur de la lumière d’illumination.
Bien que le nouveau travail soit une preuve de concept, la technologie pourrait un jour permettre des affichages volumétriques entièrement actualisables en couleur. Ces types d’affichages pourraient être utilisés pour les expositions d’art ou de musée, où les téléspectateurs peuvent marcher tout le chemin autour de l’affichage. Ils sont également explorés pour aider les médecins à visualiser l’anatomie d’un patient avant la chirurgie ou à laisser les militaires étudier le terrain et les bâtiments avant une mission.
"L’affichage de la bulle volumétrique est le plus adapté pour les installations publiques comme un musée ou un aquarium parce que, actuellement, la configuration du système est grand et coûteux", a déclaré Kumagai. "Cependant, dans l’avenir, nous espérons améliorer la taille et le coût de la source laser et des dispositifs optiques pour créer un système plus petit qui pourrait être abordable pour un usage personnel."
Les bulles du nouvel affichage sont créées par un phénomène connu sous le nom d’absorption multiphotonique, qui se produit lorsque plusieurs photons d’un laser femtoseconde sont absorbés au point où la lumière est focalisée. L’absorption multiphotonique a permis aux chercheurs de créer des microbulles à des emplacements très précis en déplaçant le foyer de la lumière laser vers diverses parties d’une cuvette remplie de liquide qui a agi comme un «écran». L’utilisation d’un liquide à viscosité élevée ou épais empêche les bulles, une fois formées, de remonter immédiatement au sommet du liquide.
Les graphiques à bulles sont visibles lorsqu’ils diffusent de la lumière provenant d’une source de lumière externe telle qu’une lampe halogène ou un pointeur laser 3000mw à DEL de haute puissance. Les chercheurs ont produit des images monochromatiques en blanc, rouge, bleu et vert en changeant la couleur de la LED illuminante. Ils disent que l’éclairage des graphiques avec un projecteur pourrait créer des couleurs différentes dans différentes régions de l’image.
Plutôt que de créer chaque bulle un par un, les chercheurs ont utilisé un hologramme généré par ordinateur pour former des modèles 3D de lumière laser qui leur permettent de contrôler le nombre et les formes des voxels de microbulles. Cette approche a également augmenté la quantité de lumière dispersée à partir des microbulles, rendant les images plus lumineuses.
Dans le papier, les chercheurs démontrent leur technique en créant une séquence de 2D images de bulle d’une sirène, un lapin rendu 3D et des graphiques de dauphin 2D dans quatre couleurs différentes. Ils ont également montré que la formation de microbulles dépend de l’énergie d’irradiation du mire laser et que le contraste pouvait être modifié en changeant le nombre d’impulsions laser utilisées pour irradier le liquide.
«Nos graphiques à bulles ont un large angle de vue et peuvent être rafraîchis et colorés», a déclaré Kumagai. "Bien que nos premiers graphiques volumétriques soient à l’échelle de millimètres, nous avons franchi la première étape vers un affichage volumétrique couleur pleinement actualisable."
Les chercheurs sont en train de développer un système qui utiliserait un flux à l’intérieur du liquide pour faire éclater les bulles, permettant à l’image d’être changé ou effacé. Ils travaillent également sur des méthodes qui pourraient permettre la formation de graphiques plus grands, ce qui nécessite de surmonter les aberrations sphériques causées par l’inadéquation de l’indice de réfraction entre l’écran de liquide, le verre contenant le liquide et l’air.
jack