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Donnerstag, 22.02.2018
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3D-Projektion wie in Star Wars

Volumetrische Projektion erzeugt dreidimensionale Bilder in der freien Luft

Science-Fiction wird real: Forscher haben eine Technologie entwickelt, mit der hochauflösende 3D-Bilder mitten im Raum projiziert werden können. Ähnlich wie das berühmte "Hologramm" von Prinzessin Leia im "Star Wars" -Film schweben diese Bilder in der Luft und können von allen Seiten betrachtet werden. Möglich wird diese volumetrische Projektion durch mittels Laser manipulierte Schwebteilchen, wie die Forscher im Fachmagazin "Nature" berichten.
Die berühmte Szene mit Prinzessin Leias Hilferuf - sie wird jetzt in einer echten, freischwebenden 3D-Projektion möglich.

Die berühmte Szene mit Prinzessin Leias Hilferuf - sie wird jetzt in einer echten, freischwebenden 3D-Projektion möglich.

Auch nach gut 40 Jahren ist diese Szene aus dem ersten "Star Wars"-Film bekannt und berühmt: Der Droid R2D2 projiziert einen aufgezeichneten Hilferuf der Prinzessin Leia in den Raum – als dreidimensionales Video. Während dies im Film nur simuliert wurde, arbeiten Forscher schon lange daran, solche freischwebenden 3D-Projektionen Wirklichkeit werden zu lassen. Bisher allerdings nur mit begrenztem Erfolg: Die auf Plasma oder in Luft projizierten Bilder waren meist nur einfarbig oder hatten eine geringe Auflösung.

Echtes 3D statt nur ein Hologramm


Doch jetzt ist die "Star Wars"-Technologie real geworden. Daniel Smalley und seinem Team von der Brigham Young University in Utah haben eine volumetrische Projektion entwickelt, die hochauflösende, von allen Seiten betrachtbare Bewegtbilder frei in den Raum projiziert. "Wir nennen es auch scherzhaft unser Prinzessin Leia-Projekt", sagt Smalley. "Wir wollten die 3D-Displays aus der Science-Fiction Wirklichkeit werden lassen.

Bei der neuen Technik handelt es sich nicht um ein Hologramm, wie die Forscher betonen. Denn während Hologramm nur zweidimensionale Projektionen sind, die einen 3D-Effekt erzeugen, haben volumetrische Projektionen tatsächlich drei Dimensionen. "Ein Hologramm muss noch immer wie ein Fernseher betrachtet werden, der Blickwinkel ist eingeschränkt", so die Wissenschaftler. Bei einem volumetrischen Display kann man dagegen um das ganze Bild herumgehen.


Möglich wird die 3D-Projektion durch winzige, mittels Laser manipulierte Partikel

Möglich wird die 3D-Projektion durch winzige, mittels Laser manipulierte Partikel

Schwebende Teilchen im Laserstrahl


Schlüssel für das freischwebende 3D-Bild sind winzige, nur rund zehn Mikrometer kleine Partikel – sie bilden quasi die Pixel der Projektion. Diese Teilchen werden durch einen unsichtbaren Laserstrahl bewegt und in bestimmte Anordnungen gebracht. Passen die Positionen, beleuchten die Forscher die Partikel mit roten, blauen und grünem Licht aus RGB-Lasern und erzeugen so das sichtbare Bild.

"Das ist ein wenig wie ein 3D-Drucker für Licht", sagt Smalley. "Wir drucken gewissermaßen ein frei im Raum schwebendes Objekt mit diesen Partikeln." Dadurch entstehen echte 3D-Bilder, die von allen Seiten betrachtet werden können. Weil der unsichtbare Laser die Partikel während der Projektion bewegt, können auch dreidimensionale Bewegtbilder auf diese Weise projiziert werden.

So funktioniert die freischwebende 3D-Projektion


Leia-Szene im Laborkittel


Bisher haben die Forscher mit ihrer Display-Technik unter anderem einen Schmetterling, leuchtende Ringe um einen realen Arm und ihre Version der berühmten Leia-Szene aus "Star Wars" erzeugt: Das 3D-Bild zeigt eine leicht gebeugte Gestalt mit bittend erhobenen Armen – allerdings im Laborkittel statt im weißen Prinzessinnengewand.

Die Auflösung der Projektionen erreicht bereits 1.600 Dots per inch (dpi) – das entspricht rund fünf Millionen Bildpunkten in einer Pyramide von fünf Zentimetern Höhe und Breite und zweieinhalb Zentimetern Tiefe. "Diese Plattform, Optical Trap Display genannt, kann Bildgeometrien erzeugen, die durch Hologramme und andere Lichtfeldtechnologien bislang unerreichbar waren", konstatieren Smalley und seine Kollegen. (Nature, 2018; doi: 10.1038/nature25176)
(Brigham Young University, 25.01.2018 - NPO)
 
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