最新の空中への3Dプロジェクションはホログラムの代替になるのか

・研究者は光泳動光トラッピングに基づいたスペースに囚われない、ボリュームディスプレイ技術を開発しました

・ホログラムやライトフィールド技術では現在実現できていない幾何学の画像を作り出すことができます

・いまのところ、カラフルな3Dプリズム、蝶々、腕などを囲む輪っかを映し出すことができています

 

スターウォーズの映画でレイア姫のイメージをR2D2が表示させていたことを覚えている人もいるかもしれません。SF映画の世界が現実になってきているのです。ブリガム・ヤング大学の研究者が薄い空気に映像を映し出す3Dプロジェクション技術を作り出しました。

 

スターウォーズではホログラムではありませんでした。（レイア姫の）3D映像が空中に映し出され、全アングルからみることができました。これはボリューメトリックイメージと呼ばれ、多くのハリウッド映画にでてきます。アバター（大きいプロジェクションテーブル）やアイアンマン（トニー・スタークが使っている3Dディスプレイ）などです。

 

研究チームは光泳動光トラッピングに基づいた自由な空間でのボリュームディスプレイ技術を開発しています。カラフルで、視覚の持続性によって10ミクロンの画像点のあるボリューメトリック画像を映し出すことができます。それでは実際にどのようにうごいているのか詳しくみていきましょう。

 

ホログラム　対　ボリュームディスプレイ

ホログラムは2次元の表面に光を散乱させた光のフィールドの画像録画です。それは、写真媒体の密度や不透明度、表面形状のランダムな変化の干渉パターンとして符号化した光のフィールドです。3D画像を見るためには、直接散乱された表面を見る必要があります。ホログラムはデータを光学的に保存、取り出し、処理することができます。

 

一方で、ボリュームディスプレイは3次元に物体の視覚的表現を作り出します。3D座標から照明を中継もしくは散乱、放出することで3D画像を作り出します。3D空間（3D画像に占拠された）に散在する散乱面を持ちます。

 

つまり、もし画像をみたとしたら錯乱面も見ることができます。なので全てのアングルから見ることができるのです。

 

空中に3D画像を投影

研究者達はレーザービームを粒子を捉えるために利用しました。このビームは粒子の場所の変更や画像を形成する際に操作されます。よりよく理解するため、光の3Dプリンターを想像してください。物体（3D画像）を小さな粒子で空間にプリントするイメージです。

 

 

このシステムは、非点収差と球面収差によって形成された光泳動トラップ内のセルロース粒子を分離することで機能します。これらの粒子はRGBライトで照らされている間ディスプレイ音量を通じて読み込まれます。

 

自由空間内の大きな色域と低くみえる斑点の3D画像を結果として表示します。このプラットフォームな光トラップ表示と名付けられ、現在、高いサンドテーブルやロングスローのプロジェクション、「ラップアラウンド」ディスプレイのような、ホログラムや光フィールド技術では実現できない幾何学画像を作り出すことができます。

 

 

 

限界

粒子を捕まえておく強みは、異なる質や大きさを捕まえる複数の軸の存在と同様に、粒子の形や大きさの分布によって変わります。粒子はトラッピングの条件が悪いと、別の場所へ移動してしますことがあります。粒子の到達可能な最大速度と加速度は、これらの可変条件によります。

 

一度光学粒子とトラップ形態が区別され分離されたら、単一粒子写真の複雑さに対するより明確な上限値を得ることができます。

 

粒子は気流に敏感です。トラッピング環境がより良いところでは、トラップされた粒子は手の動きや呼吸によっておこる気流を含む低い気流レベルにも影響されます。

 

しかしながら、このプラットフォームは、粒子が閉じ込められたり、蓄積された粒子を定期的にリフレッシュするためのステップがない限り囲いなしでは外で完璧に作動することはありません。

 

次は何？

 

これは光とラッピングと色の効果を使った最初の研究です。今まで、3Dプリズム、蝶々、腕の周りの輪っか、伸びたYBYUロゴ、高いサンドテーブル、レイア姫にとても似た位置にしゃがんだ人などを投影してきました。これらすべての投影物は小さいですが、カラフルです。複数の光線をより動かすことで、より大きな投影物を投影することができるようになるでしょう。

 

この技術はいつか行楽目的や医療処置のガイドに使う事ができます。しかし、日常使いにはまだまだ数年かかるでしょう。