© Eimontas Jankauskis
Schwebende Kügelchen im Ultraschall: Hologramme lernen sprechen
3D war gestern. Jetzt sind Forscher einen Schritt weiter auf dem Weg zu „Holodecks“ wie auf dem „Raumschiff Enterprise“.
In Science-Fiction-Filmen wie „Star Wars“ sind Hologramme mit Klangwiedergabe völlig normal. Nun hat die reale Wissenschaft einen weiteren Schritt hin zu einem Gerät gemacht, das dreidimensionalen Bilder und ebensolchen Sound erzeugen kann. Dabei wird ein kleines Kügelchen durch Ultraschallwellen sehr schnell bewegt.
Das Kügelchen bildet die Leinwand für Lichtprojektionen, die von verschiedenen Seiten betrachtet werden können. Eine Gruppe um Ryuji Hirayama von der University of Sussex in Brighton (Großbritannien) stellt ihre Erfindung im Fachjournal „Nature“ vor.
Der 3D-Bildschirm besteht oben und unten jeweils aus einer Anordnung von 16 mal 16 kleinen Ultraschall-Lautsprechern. Sie erzeugen genug Schalldruck, um einen sehr leichten Gegenstand, ein Polystyrol-Kügelchen, schweben zu lassen. Durch Veränderungen des Schalldrucks wird das Kügelchen bewegt und zwar sehr schnell: bis zu 8,75 Meter pro Sekunde in senkrechter Richtung und 3,75 Meter in waagerechter Richtung.
In einem Volumen, das einem Würfel mit der Kantenlänge zehn Zentimetern entspricht, entsteht dann durch Beleuchtung mit rotem, grünem und blauem Licht ein dreidimensionales und vielfarbiges Bild.
Ein Kügelchen als Projektionsfläche
Das System ermöglicht Signale mit einer Frequenz von 40.000 Hertz und damit sehr schnelle Zustandsänderungen. Das menschliche Auge kann Bilder mit einer Frequenz von 18 Hertz nicht mehr einzeln auflösen, sondern nimmt ein durchgehendes bewegtes Bild wahr. Aufgrund der hohen Frequenz des Gerätes kann ein sich schnell bewegendes, einzelnes Kügelchen zur Projektionsfläche werden.
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Da das Gerät mit Lautsprechern arbeitet, kann es gleichzeitig mit Hilfe einer speziellen Veränderung des Ultraschalls auch Töne erzeugen, etwa einen Countdown zur entsprechenden optischen Anzeige.
Mit ihrem Gerät sprechen die Forscher auch den Tastsinn an, denn das 3D-Bild kann beeinflusst werden, indem man sich ihm mit der Hand nähert. Neben der Nutzung als Erzeuger eines optisch-akustischen Hologramms sehen die Forscher weitere Verwendungsmöglichkeiten für ihre Erfindung:
„Unsere Technik bietet Möglichkeiten zur berührungslosen, schnellen Manipulation von Materie mit Anwendungen in der Computertechnik-Herstellung und Biomedizin“, schreiben sie in der Studie. Sie demonstrieren die Technik unter anderem mit einem 3D-Bild von einem Globus. (dpa)
Stefan Parsch
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