Dimensi Tambahan dalam Teknologi Tampilan

Sementara kita melihat dalam 3D, kebanyakan gambar hanya ada dalam 2D. Bahkan upaya cerdas untuk membuat representasi objek tiga dimensi yang meyakinkan-stereoskop era Victoria, kacamata berlensa hijau-merah untuk film B tahun 1950-an, bahkan gambar holografik yang canggih-semuanya berusaha menciptakan ilusi tiga dimensi pada dua dimensi permukaan.



Sekarang Elizabeth Downing, mantan mahasiswa teknik pascasarjana Universitas Stanford yang menjadi pengusaha, telah mengambil pendekatan yang sama sekali berbeda dengan membangun tampilan 3D yang sebenarnya. Meskipun kecil dan sederhana, penemuan bukti prinsipnya – balok kaca khusus seukuran kubus gula – dapat menjadi hidup dengan warna-warna menari yang menunjukkan tinggi, lebar, dan, yang paling penting, kedalaman.

Mengklik ke Webzines

Cerita ini adalah bagian dari edisi Mei 1997 kami





  • Lihat sisa masalah
  • Langganan

Teknologi baru tidak membuat gambar yang tampak tiga dimensi, kata Downing, itu benar-benar menghasilkan gambar yang digambar dalam tiga dimensi. Akibatnya, ini menempatkan sedikit batasan pada sudut pandang atau jumlah orang yang dapat mengamati gambar pada saat yang sama. Selain itu, gambarnya memancarkan-mereka bersinar daripada memantulkan-sehingga pemirsa dapat dengan mudah melihatnya di bawah cahaya ruangan biasa tanpa kacamata khusus atau tutup kepala.

Karakteristik unik layar tampaknya membuatnya alami untuk penggunaan potensial, misalnya, sistem pencitraan diagnostik medis, game arcade, alat desain berbantuan komputer, dan monitor kontrol lalu lintas udara. Layar juga dapat digunakan sebagai bantuan visualisasi ilmiah untuk menganalisis pola cuaca, aliran udara di sekitar pesawat terbang, dan kumpulan data multidimensi kompleks lainnya.

Perangkat yang dipatenkan, sekarang dikomersialkan oleh perusahaan baru Downing, Laboratorium Teknologi 3D Mountain View, California, menggunakan sepasang laser inframerah untuk secara selektif merangsang partikel logam fluoresen yang tersuspensi dalam kubus kaca bening, berukuran 1,5 sentimeter di samping. Ketika aditif logam tanah jarang khusus (juga disebut dopan) dicampur ke dalam gelas cair selama pembuatan, mereka mendistribusikan diri secara merata ke seluruh kaca seperti kepingan cokelat dalam kue, kata Downing. Ketika sebuah titik di dalam kaca yang dipadatkan disinari dengan cahaya inframerah yang tak terlihat, kotoran-kotoran kecil itu bersinar terang.



Kemampuan untuk memvisualisasikan data volumetrik real-time dalam bentuk tiga dimensi yang sebenarnya telah menjadi Cawan Suci dari upaya pengembangan tampilan selama beberapa dekade. Dan sementara konsep penggambaran objek 3D dalam kaca fluoresen dimulai setidaknya pada pertengahan 1960-an, baru pada awal 1970-an para peneliti di Battelle Laboratories di Columbus, Ohio, berhasil menghasilkan dua titik cahaya redup di dalam kristal erbium- kalsium fluorida yang didoping menggunakan cahaya intensitas tinggi dari lampu xenon, serupa dengan yang dihasilkan oleh sumber halogen. Tapi itu sejauh yang mereka dapatkan.

Menyadari bahwa laser yang murah namun kuat dan bahan optik baru telah tersedia, Downing, yang bekerja sebagai insinyur pada peralatan berbasis laser di Pusat Teknologi FMC Corp. di Santa Clara, California, percaya bahwa waktu untuk mengembangkan teknologi telah tiba. tangan. Ketika dia datang ke Stanford untuk studi pascasarjana lebih lanjut pada tahun 1988, dia melanjutkan penelitiannya pada tampilan 3D dengan Lambertus Hesselink, seorang profesor teknik elektro di universitas, menerima hibah Angkatan Laut AS $ 350.000 dan dukungan tambahan dari Defense Advanced Research Projects Agency untuk mengejar konsep.

Tampilan prototipe yang dia kembangkan didasarkan pada prinsip yang disebut upconversion. Elemen tanah jarang tertentu menunjukkan fenomena ini dengan memancarkan cahaya tampak ketika dipukul secara berurutan oleh dua sinar laser inframerah dengan panjang gelombang tertentu. Tidak ada sinar yang memiliki energi yang cukup untuk menyebabkan fluoresensi dengan sendirinya, Downing menjelaskan, tetapi energi gabungan dari keduanya dapat menyebabkan ion dalam kaca bersinar.

Ketika ion, yang biasanya tetap pada tingkat energi terendah, menyerap energi dari laser pertama, ia membuat transisi ke fase tereksitasi menengah, di mana ia tetap untuk waktu yang singkat. Ketika sebuah ion dalam fase ini dipukul oleh sinar laser kedua, ia menyerap energi pada panjang gelombang kedua, mengalami transisi ke keadaan yang bahkan lebih tereksitasi, dan memancarkan kembali sebagian besar energi berlebihnya sebagai foton tunggal cahaya tampak saat meluruh. kembali ke keadaan dasarnya.



Untuk mengaktifkan tampilan prototipe untuk menghasilkan gambar berwarna, Downing merakit kubus kaca kecil dari tiga lapisan kaca fluoride yang dikembangkan untuk laser serat optik komersial dan amplifier optik. Setiap lapisan mengandung ion yang memancarkan salah satu dari tiga warna primer aditif-lapisan yang didoping dengan praesodymium bersinar merah, yang lain dengan erbium bersinar hijau, dan yang ketiga dengan thulium bersinar biru.

Menekan alamat yang ditetapkan ke titik yang tepat pada setiap lapisan kaca. Kemudian dengan memprogram sepasang pemindai laser yang dia pinjam dari pemutar cakram optik, dia mampu mengarahkan sinar laser secara vertikal dan horizontal serta mundur dan maju melalui kubus. Dengan mengontrol dengan tepat di mana dua sinar laser tak terlihat bersilangan di kaca transparan, dia mampu menyalakan aditif fluoresen dengan warna tertentu—seperti berkas elektron yang menerangi fosfor tertentu pada layar televisi berwarna—untuk menghasilkan gambar yang diinginkan.

Setiap titik cahaya yang dihidupkan yang disebut elemen volume, atau voxel-seperti pembom Perang Dunia II yang terjebak di persimpangan dua sinar lampu sorot. Namun, voxel kecil. Faktanya, sinar yang difokuskan pada diameter 100 mikron, menghasilkan sekitar 300 voxel di sekeliling lingkaran dengan diameter satu sentimeter.

tantangan manekin orang tua

Tampilan dalam prototipe awal Downing terdiri dari tumpukan hanya tiga lapisan kaca individu yang direkatkan dengan perekat yang kompatibel secara optik untuk membentuk struktur komposit. Namun, penemunya bermaksud untuk membangun sistem warna 3D skala besar dengan merakit banyak lapisan tipis yang disusun dalam urutan berulang-merah, biru, hijau; merah, biru, hijau; dan seterusnya-untuk memungkinkan pembuatan gambar berwarna beresolusi tinggi. Faktanya, Downing telah mulai mengevaluasi materi tampilan baru dan telah mulai mengerjakan proyek berikutnya (yang dia katakan telah menerima dana modal ventura): membangun tampilan menggunakan kubus kaca 6 inci.

bersembunyi