Hologramm zum Anfassen

Mit Femtosekunden-Lasern wollen japanische Wissenschaftler einen Plasmabildschirm herstellen, der sich anfassen lässt.

Japanische Forscher haben leuchtende 3D-Bilder in die Luft projiziert, die sich sogar berühren lassen. Die "Fairy Lights" (auf Deutsch: Feenlichter) entstehen, indem das Licht von schnellen Femtosekunden-Lasern ein Linsensystem durchläuft und an definierten Raumpunkten die Luft dann zu Plasma ionisiert.

Beim Berühren der Bilder spürt man laut den Forschern um Yoichi Ochiai von der Universität Tsukuba eine leichte Kraft, die entsteht, wenn man in der Luft mit dem Plasma interagiert. "Der Nutzer fühlt einen Impuls am Finger, als ob das Licht eine physische Substanz hat", so die Wissenschaftler. Was genau bei diesem Prozess abläuft, untersuchte das Forscherteam in seiner Studie zunächst allerdings nicht. Auch ein Gefährdungsanalyse steht noch aus.

Die Bilder lassen sich so verändern: So wandelt sich etwa mittels Fingerzeig das Wort "Love" zu "Hate", oder man kann ein Kästchen abhaken. Die Neuberechnung erfolgt in Echtzeit. An dem Projekt der sogenannten Digital Nature Group beteiligt waren auch die Utsunomiya University, das Nagoya Institute of Technology und die University of Tokyo.

Im Raum schwebende 3D-Displays wurden bereits früher mit Nanosekunden-Lasern erzeugt. Ihre Bildpunkte (Plasma-Voxel) lassen sich jedoch nicht berühren. Denn die Energiedichte des Lasers verursacht Verbrennungen. Das ist bei Femtosekunden-Lasern kein Problem. Sie übertragen pro Zeiteinheit weit weniger Energie. Zudem erzeugen sie eine höhere Auflösung.

Noch kann die Technik allerdings nur kleine Bilder in den Raum werfen: Sie sind im Versuchsaufbau gerade einmal acht Kubikmillimeter groß. Gelingt den Forscher hier eine Verbesserung, wären neue Computerbedienkonzepte ohne Tastatur, Maus und Bildschirm möglich. Derzeit liegt die erreichbare Auflösung bei 200.000 Voxeln pro Sekunde. Zur Ansteuerung wird ausreichend Rechenleistung benötigt.

"Unser System hat die einzigartige Charakteristik, dass sich das Plasma berühren lässt", schreiben die Forscher. Kommen Finger und Plasma in Kontakt, wird ein helleres Licht erzeugt. "Diesen Effekt kann man dann als Signal für den Kontakt interpretieren." Neben möglichen Anwendungen als Interaktionsmittel dient dieses Signal aber auch als Sicherheitsmerkmal: Der Laser kann gegebenenfalls sofort abgeschaltet werden – und das innerhalb von nur einem Frame, was ungefähr 17 Millisekunden entspricht.

Im vergangenen Jahr hatte eine japanische Firma namens Aerial Burton bereits ein Lasersystem gezeigt, das ebenfalls hologrammartige Bilder in den Raum projizieren kann.

Dabei wurde ein 1 kHz Infrarotlaser verwendet, der über ein Spiegelsystem konzentriert wird und helle weiße Punkte erzeugen kann – allerdings im Nanosekunden-Bereich. Anfassbar sind diese nicht gefahrlos, weshalb Anwendungen in der Werbung oberhalb von Menschengruppen oder als Alarmsystem im Notfall angedacht waren. (bsc)