呈現在空氣中的 3D 影像
-- 使用雷射電漿將「真正的 3D 影像」視覺化
Three Dimensional Images in the Air
- Visualization of "real 3D images" using laser plasma -
http://www.aist.go.jp/aist_e/latest_research/2006/20060210/20060210.html
Key Points
1. 我們使用雷射所產生的電漿技術在空氣中製造閃光點（flashpoint）
2. 我們藉由最佳化雷射光束，大大地改進電漿的亮度、對比與生產距離。
3. 利用雷射電漿，我們首次成功的在空間中顯示「真正的 3D 影像」，除了空氣之外什麼都沒有。
概要
在 National Institute of Advanced Industrial Science and Technology（AIST, 總裁: Hiroyuki Yoshikawa）、慶應義塾大學（Keio University ，校長：Yuichiro Anzai）與 Burton Inc.（CEO: Hidei Kimura）的合作下，已成功完成實驗性裝置的製造，該裝置能在空間中顯示由點陣列構成的 "真正 3D 影像。"
到目前為止，大部分已報導的 3D 顯示都是在 2D 平面上利用人類雙眼視覺像差（binocular disparity）描繪假的 3D 影像。然而，這會產生許多問題，例如，有限的視野，以及因為虛擬影像錯判（misidentification）在生理上所引起的不適。
我們所開發的裝置利用已聚焦雷射光束之焦點附近的電漿放射現象。藉由控制聚焦雷射在 x-, y-, z- 軸上的位置，我們成功的顯示由空氣中的點陣列所構成的真正 3D 影像。
研究歷史
慶應義塾大學與 Burton Inc. 注意到一個現象，當雷射光束能強力聚焦時，可在焦點附近誘發空氣電漿放射。因此，它們成功地實驗性製造出一種，由點陣列（結合雷射光源與電流計鏡 [galvanometric mirrors] 所構成）所構成，能在空氣當中顯示 2D 影像的裝置。為了更進一步在空氣當中顯示3D 影像，能夠沿著雷射光軸將（雷射光）焦點在深處方向掃描（scanning）是必要的。然而，為達此目標，雷射的品質與改變焦點位置的技術都必須要改進，也因此當時並未製造出 3D 顯示裝置。
研究細節
在 AIST、慶應義塾大學與 Burton Inc. 的合作之下，在前述 2D 裝置中增添線性馬達系統；高品質、高亮度之紅外線脈衝雷射，並成功地利用這種裝置所構成的點陣列在空間當中顯示 3D 影像。
線性馬達系統讓雷射焦點的位址，能經由馬達軌道上透鏡組的高速掃描而改變。在該系統的合作之下，讓影像在 z 軸方向掃描成為可能。為了要掃 x與 y 軸方向，利用了傳統的電流計鏡。
我們在此使用的雷射光源是高品質、高亮度的紅外線脈衝雷射（脈衝重複頻率約 100 Hz），由此電漿產生可以更精確地被控制，讓更明亮、對比更高的影像能夠繪出。此外，裝置與描繪點之間的距離可大大地延展（數公尺）。
雷射脈衝的放射時間是在奈秒（10^-19 秒）等級。我們的裝置在每一點上使用一個脈衝，對此，人眼可利用視覺暫留（after-image）效應來識別出電漿放射，且能夠達到每秒 100 點的顯示。
藉由將這些脈衝同步化，並透過軟體來控制我們的裝置，我們可以在空氣中繪出任何 3D 物體。
下面是利用我們的裝置所顯示出來的各種圖形。
※ 現在該團隊有新的改進了，可以在空氣中繪出「イ」這個片假名。
＊ 産総研：プレス・リリース 「空間立体描画（３Ｄディスプレー）」技術の高性能化実験に成功
http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2007/pr20070710/pr20070710.html
＊ AIST improves 3D projector ::: Pink Tentacle
http://www.pinktentacle.com/2007/07/aist-improves-3d-projector/
http://www.pinktentacle.com/2006/02/aist-develops-3d-image-projector/
