Femtosaniye lazerle yapılmış dokunulabilir 3D havada plazma ekranı (2015)
(spectrum.ieee.org)- Hava moleküllerini iyonlaştırarak parlayan noktalar oluşturan lazerle indüklenen plazma ekranı, femtosaniye lazer kullanımıyla, elle dokunulabilecek kadar güvenli 3D havada görüntü olarak gösterildi
- Mevcut yöntemler, kızılötesi lazer odağında oluşan vokseli (voxel) saniyede on binlerce ila yüz binlerce kez tarar, ancak nanosaniye ölçekli plazma patlamaları cildi yakabilecek kadar yüksek enerji taşır
- University of Tsukuba, Utsunomiya University, Nagoya Institute of Technology ve University of Tokyo araştırmacılarının Fairy Lights sistemi, cilt hasarı riskini azaltmak için onlarca femtosaniyelik darbeler kullanıyor
- Aynı noktaya 1 milisaniyede bir, 2.000 milisaniye boyunca ışın verilmediği sürece gözle görülür cilt hasarı olmadığı değerlendirildi; kullanıcı voksele dokunduğunda ise plazma 17 ms içinde kapanacak şekilde tasarlandı
- Gösterim alanı yalnızca 8㎣ ile çok küçük olsa da, saniyede en fazla 200.000 voksel zamansal-mekânsal çözünürlük gösteriyor; farklı optik aygıtlarla daha büyük ekranlara ölçeklenebileceği düşünülüyor
Havada gerçek pikseller oluşturma yöntemi
- Havada 3D ekranlar uzun zamandır bilimkurgu eserlerinde yer alıyor, ancak mevcut holografik teknolojilerin çoğu görüş açısı gibi kısıtları optik yanılsama ile aşmaya daha yakın
- Lazerle indüklenen plazma ekranı, hava moleküllerini iyonlaştırarak gerçek uzayda parlayan noktalar oluşturduğu için, havada asılı duran gerçek piksele daha yakın
- Mevcut teknoloji örneklerinden biri olarak Japon şirketi Aerial Burton'ın ekranı tanıtılıyor
- Parlak şekilde ışıldayan voksel, kızılötesi lazer odağında iyonlaşmış hava moleküllerinin fazla enerjiyi mavi-beyaz fotonlar olarak yaymasının sonucu
- Plazma uzun süre kalıcı olmadığından, lazer havadaki hacmi hızla tarayarak kısa ömürlü vokselleri art arda oluşturuyor
Nanosaniye plazmanın güvenlik sınırları
- Mevcut lazerle indüklenen plazma ekranları, saniyede on binlerce ila yüz binlerce kez lazer ateşleyerek nanosaniye ölçeğinde vokseller oluşturabiliyor
- Nanosaniye ölçekli plazma patlamaları da hatırı sayılır enerji içerdiğinden, bir kişi ekranın içinden geçerse yanık oluşabilir
- Görsel olarak havada görüntü oluşturabilse de, kullanıcının eliyle doğrudan etkileşime girmesinin zor olmasının nedeni bu
Fairy Lights'ın femtosaniye lazer yaklaşımı
- University of Tsukuba, Utsunomiya University, Nagoya Institute of Technology ve University of Tokyo araştırmacıları, Fairy Lights sisteminde femtosaniye lazer kullanıyor
- Her voksel, onlarca femtosaniye boyunca darbe üreten bir lazerle oluşturuluyor
- 1 femtosaniye, 1 saniyenin katrilyonda biridir
- Bu kadar kısa darbe süresinde, aynı noktaya 1 milisaniyede bir, 2.000 milisaniye boyunca ışın uygulanmadıkça belirgin cilt hasarı oluşmadığı sonucuna varıldı
- Fairy Lights, maruz kalma süresini bu eşik değerin oldukça altında tutuyor
Dokunma ve dokunsal geri bildirim
- Fairy Lights'ın fark yaratan yönü, oluşturulan plazmaya dokunulabilmesi
- Parmak plazmaya değdiğinde ışık daha parlak hale geliyor ve bu değişim temas olup olmadığını bildiren bir sinyal olarak kullanılabiliyor
- Kullanıcı voksele dokunduğunda, güvenlik için ilgili plazma vokseli bir kare içinde kapatılıyor
- Bir kare 17 ms, yani 1/60 saniye
- Bu, zararlı maruz kalma süresi olarak verilen 2.000 ms'den çok daha kısa
- Plazma voksellere dokunulduğunda şok dalgası oluşuyor; bu da parmakta, ışığın fiziksel bir varlığı varmış gibi bir dürtü hissi yaratabiliyor
- Makale, hassas zamansal-mekânsal kontrol yoluyla plazma kaynaklı dokunsal hissin ayrıntılı özelliklerini incelemeyi kapsam dışı bırakıyor
Küçük gösterim alanı ve ölçeklenebilirlik
- Fotoğraf ve videolarda görülen ekran çok küçük; çalışma alanı yalnızca 8㎣
- Zamansal-mekânsal çözünürlük nispeten yüksek ve saniyede en fazla 200.000 voksele ulaşıyor
- Görüntü kare hızı, gösterilmek istenen görüntü için gereken voksel sayısına göre değişiyor
- Tüketici ürünü olarak kullanışlı hale gelmesi için ekranın daha büyük olması gerekiyor
- Farklı optik aygıtlar kullanılırsa bunun ölçeklenebileceği düşünülüyor
1 yorum
Hacker News yorumları
Güvenlik sınırını biraz aşan lazer çalışması yüzünden bir gözümde hafif hasar oluştu; bunu ancak birkaç yıl sonra fark ettim.
Bu yüzden havayı iyonlaştıracak kadar güçlü korumasız lazerlerin yakınına asla gitmek istemem.
Regülasyonu gevşek ucuz klon projektörlerin sokakta insanların yüzüne doğru 3D reklam yansıttığı, kör olmamak için kaynak gözlüğü takarak dolaşmak zorunda kaldığımız bir durumu düşünmek bile korkunç.
Odak merkezinin hemen yakınındaki küçük bir bölgede görmenin zorlaştığı garip bir his var; eskiden beyaz LEDlerle uğraştıktan sonra birkaç gün gözümde tuhaf bir duyum kaldığını hatırlıyorum.
Temizleme ya da kesme gibi endüstriyel bir süreç miydi, yoksa fizik/mühendislik tezgâhında lazerle yapılan bir deney miydi diye sormak isterdim.
Araştırmacıların açıklamasına göre, darbe süresi çok kısa olsa bile aynı noktaya 2 saniye boyunca her 1 milisaniyede bir ateşlenirse cilt hasarı oluşabiliyor; bu da ayarlar yeterince yanlış yapılırsa insanı eritebileceğini düşündürüyor.
Nokta boyutu küçük ve malzeme kaldırma hızı da düşük; eğlenceli bir şey olmaz ama parmağı koparacak kadar da değildir muhtemelen.
2 saniyede bir 1 ms darbe mi demek istiyor, karışıyor.
Bu teknoloji yakın zamanda bir sohbette geçti; şimdi ne olduğunu araştırdım ama 2015 yazı civarındaki haberlerden başka, sonrasında kayda değer bir malzeme bulamadım.
Birçok durumda pratik olmaması için çok sebep olabilir, ama teknolojinin kendisi umut verici görünüyordu.
Bunun neden ortadan kaybolmuş gibi göründüğünü, abartı mı olduğunu yoksa gerçekten çok mu kullanışsız kaldığını anlatan daha ayrıntılı şeyler okumak isterdim.
Asıl parça yaklaşık 250 bin dolarlık bir fiber lazerdir ama genelde buna çok sayıda ekipman daha eklenir.
Tıbbi femtosaniye lazerler yaklaşık 400 bin dolar ve https://crstoday.com/articles/2014-sep/pricing-the-laser-cat... bu fiyat seviyesi yaygınlaşmasının zor olmasının nedenlerinden biri olabilir.
US Navy 2018’de jetlere takılan bir plazma yem projektörü için patent başvurusu yaptı; bulamadığımız çok daha fazla uygulama da olabilir.
Hava moleküllerini iyonlaştırarak parlayan noktalar oluşturan lazer indüklemeli plazma ekranı açıklaması, bana eskiden New Scientist’in arka sayfalarında yer alan Daedalus köşesini hatırlattı.
Çoğu pratik olmayacak kadar tuhaf ve havalı icatları ele alırdı; bunlardan biri, sokağın iki yanından ultraviyole lazer çiftleri gönderip havada kesiştiren bir sokak lambası fikriydi.
İki lazerin frekansını biraz farklı yaparak kesişim noktasında düşük frekanslı bir vuru oluşmasını sağlıyor, bu frekansı oksijen gibi moleküllerin uyarılma enerjisine ayarlayınca da oksijen ışık yayıyor diye anlatılıyordu.
Hatırladığım bir başka icat da bitki hormonlarıyla odun büyümesini kontrol ederek koltuk, masa, hatta ev bile büyütmekti; yapıştırıcıya ya da testereye gerek olmadığı söyleniyordu.
Wheel of Time’daki tree singing de buna örnek olabilir.
Karbondioksit tutma açısından oldukça hoş olurdu ama büyüme sırasında oduna uygun gerilmeler uygulanmazsa, böyle yapılmış mobilya ya da evler kolayca parçalanabilir.
Minecraft ağaçları gibi belirlenmiş ölçülerde büyüyen genetiği değiştirilmiş ağaçlar da hayal edilebilir.
Birkaç yıl önce ABD ordusunun insanları korkutmak için çığlık atan plazma küreleri üreten bir teknoloji üzerinde çalıştığına dair bir hikâye aklıma geldi.
Bu yüzden CIA’nın bu teknolojiyi kullanarak dini aşırılıkçılara Tanrı konuşuyormuş gibi göstermeye çalışacağına dair şakalar da yapılmıştı.
https://newstarget.com/2018-04-24-u-s-military-creating-non-...
Bu tür cihazların, havada sürekli plazma küreleri oluştuğu için kulakları parçalayacak kadar gürültülü olduğunu hatırlıyorum.
Eski bir demoda öyle bir his vermişti.
Arka plan gürültüsü 55,7 dB’miş; http://arxiv.org/pdf/1506.06668v1 9. sayfada.
Çalışan tüm ekranın yakınına kafanızı koymak pek keyifli olmaz; özellikle gürültü çözünürlük ve parlaklıkla birlikte artıyorsa.
Mesafeye göre gürültünün ne kadar hızlı azaldığını görmek ilginç olurdu.
Bu ses seviyesi ev tipi ses sistemi, elektrikli süpürge ve otoyol trafik gürültüsü arasında bir yerde; katlanılabilir ama keyifli değil.
2007 civarındaki IO2 Heliodisplay’i hatırlıyorum.
Site artık kapanmış gibi görünüyor.
“Bu holografik tarz ekran, 2D görüntüleri ince su damlacıklarından oluşan bir buluta yansıtarak çalışır” diye bir açıklaması vardı.
https://www.techpowerup.com/forums/threads/io2-launches-%E2%...
Başta insanlar bunun sadece su damlacıklarından oluşan bir ekrana projeksiyon yapmak olduğunu sanmasın diye su buharı kullanıldığını epey gizlediler ve sanki bir tür yönlendirilmiş lazer teknolojisi varmış havası verdiler.
Yine de su gerekiyordu.
Neden ivme kazanamadığını tahmin edecek olursam maliyeti kontrol edememiş ya da parlaklığı yeterince artıramamış olabilirler, ama bu sadece tahmin.
Bunu güvenli şekilde gerçekleştirmek oldukça zor.
Kızılötesi femtosaniye lazer ile havada dielektrik kırılım oluşturmak için kayda değer bir enerji yoğunluğu gerekir.
Muhtemelen ışını xy yönünde hareket ettirmek için galvo tarayıcı kullanmışlardır, ama gereken şiddeti elde etmek için odak düzlemini de birlikte hareket ettirmek gerekir.
Bir arabadan belli bir mesafeye projeksiyon yapılıyorsa sayısal açıklık düşer ve ciddi güç gerekir; bu yüzden 1 kHz’de çalıştırmış olmaları muhtemel.
2015 teknolojisiyle muhtemelen 80 fs titanyum safir lazer, galvo ve Optotune lens kombinasyonuydu.
Bunun yaygın kullanılmamasının nedeni göz için güvenli hâle getirmenin çok zor olması.
Yaklaşık 15 yıl önce YouTube’a yüklenen Laser Induced Plasma Channel adlı gizemli videoda kullanılan teknolojiyi de hep benzer şekilde merak etmişimdir.
Femtosaniye lazerle koridorun ötesine elektrik arkı yönlendiren bir alan engelleme silahı gibi görünüyordu; metrelerce uzunlukta, absürt derecede düz bir Taser deşarjı hissi veriyordu.
Videoda açıklama yoktu, yorumlarda da cevap verilmemişti; yükleyen kişi yakın zamanda silmiş olsa da 9 yıl önceki DailyMotion yeniden yüklemesi duruyor gibi.
[1] https://www.dailymotion.com/video/x31ovvi
Bu projeyle ilgileniyorsanız Voxon Photonics’in benzer şekilde havalı projesine de bakmaya değer.
Şu anda satın alınabiliyor ve güvenliği de daha yüksek.
[0]: https://voxon.co/