Star Wars Vision - Volumen-Display für 3D-Bilder im freien Raum
„Dieses Display funktioniert wie ein 3D-Drucker für Licht“, erklärt Daniel Smalley von der Bringham Young University in Provo, Utah. „Mit kleinen Partikeln drucken wir quasi ein Objekt in den freien Raum.“ Dazu baute Smalley mit seinen Kollegen eine optische Falle, in der ein wenige Mikrometer durchmessendes Zellulose-Kügelchen mit einem für das menschliche Auge unsichtbaren Laserstrahl festgehalten wurde. Die Position des Kügelchens ließ sich über die Steuerung des Laserstrahls verändern. Als Antrieb wirkte die Temperaturdifferenz zwischen der angestrahlten, wärmeren Vorderseite und der abgeschatteten, kühleren Rückseite des Kügelchens. Dieses Phänomen wird auch Photophorese genannt.
Smalley konnte das Kügelchen mit einer Geschwindigkeit von bis zu knapp zwei Metern pro Sekunde durch einen etwa ein zehntel Liter großen Raumbereich kontrolliert steuern. Parallel beleuchtete er es mit schnell getakteten Laserpulsen im sichtbaren Spektralbereich, so dass es auf Wunsch rotes, grünes oder blaues Licht reflektierte. Mit einer Taktrate von 13 Bildern pro Sekunde baute sich das dreidimensionale Bild – etwa von einer Spirale oder einem Schmetterling – fast flackerfrei auf. Jeder Bildpunkt maß dabei etwa zehn Mikrometer; genug, um selbst detaillierte Strukturen anzeigen zu können.
Mit ihrem Prototyp eines volumetrischen Displays konnten die Forscher das Zellulose-Kügelchen eine gute Stunde in der photophoretischen Falle festhalten. In weiteren Versuchen sollen mehrere Kügelchen zeitgleich bewegt und kontrolliert in verschiedenen Farben beleuchtet werden können. Parallel planen Smalley und Kollegen, die Taktrate der Laserbeleuchtung deutlich zu erhöhen. Damit ließen sich dann nicht nur einzelne Farbbilder, sondern ganze volumetrische Filmsequenzen wie im Star Wars Film realisieren.