- हवा के अणुओं को ionize करके चमकते बिंदु बनाने वाला laser-induced plasma display, femtosecond laser इस्तेमाल करने पर, हाथ से छूने लायक सुरक्षित 3D midair image के रूप में दिखाया गया
- मौजूदा तरीके infrared laser के focus पर बने voxel को प्रति सेकंड दसियों हजार से लेकर लाखों बार scan करते हैं, लेकिन nanosecond-scale plasma burst में इतनी ऊर्जा होती है कि वह त्वचा को जला सकता है
- University of Tsukuba, Utsunomiya University, Nagoya Institute of Technology, University of Tokyo के शोधकर्ताओं का Fairy Lights दर्जनों femtosecond के pulse से त्वचा को नुकसान पहुंचने का जोखिम घटाता है
- उनका आकलन था कि अगर एक ही जगह पर हर 1 millisecond में एक बार, 2,000 milliseconds तक irradiation न किया जाए तो स्पष्ट त्वचा-क्षति नहीं होती, और system को ऐसा design किया गया कि user के voxel छूते ही 17ms के भीतर plasma बंद हो जाए
- demo space 8㎣ जितना बेहद छोटा है, लेकिन यह अधिकतम 200,000 voxels प्रति सेकंड की spatiotemporal resolution दिखाता है, और माना गया कि दूसरे optical devices इस्तेमाल करने पर इसे बड़े display तक expand किया जा सकता है
हवा में असली pixels बनाने का तरीका
- Midair 3D display लंबे समय से science fiction में दिखते रहे हैं, लेकिन मौजूदा holographic technologies में से कई viewing angle जैसी सीमाओं को optical illusion से bypass करने के तरीके के ज्यादा करीब हैं
- Laser-induced plasma display हवा के अणुओं को ionize करके वास्तविक space में चमकते बिंदु बनाता है, इसलिए यह हवा में तैरते real pixels के ज्यादा करीब है
- मौजूदा technology के उदाहरण के तौर पर जापानी कंपनी Aerial Burton का display पेश किया गया
- चमकीले voxels, infrared laser के focus पर ionized हवा के अणुओं द्वारा अतिरिक्त ऊर्जा को blue-white photons के रूप में छोड़ने का परिणाम हैं
- Plasma लंबे समय तक बना नहीं रहता, इसलिए laser हवा के volume को तेज़ी से scan करते हुए कम समय तक जीवित voxels लगातार बनाता है
Nanosecond plasma की safety limit
- मौजूदा laser-induced plasma displays प्रति सेकंड दसियों हजार से लेकर लाखों बार laser fire करके nanosecond-scale voxels बना सकते हैं
- Nanosecond-scale plasma burst में भी काफी ऊर्जा होती है, इसलिए अगर कोई व्यक्ति display के अंदर से गुजरे तो उसे burn हो सकता है
- Visually midair image बनाई जा सकती है, लेकिन user के लिए हाथ से सीधे interact करना मुश्किल होने की वजह यही है
Fairy Lights का femtosecond laser approach
- University of Tsukuba, Utsunomiya University, Nagoya Institute of Technology, University of Tokyo के शोधकर्ताओं ने Fairy Lights system में femtosecond laser इस्तेमाल किया
- हर voxel दर्जनों femtoseconds तक pulse करने वाले laser से बनाया जाता है
- 1 femtosecond, 1 second का 1 quadrillionth हिस्सा होता है
- इतनी बेहद छोटी pulse duration में, उनका आकलन था कि जब तक एक ही जगह पर हर 1 millisecond में एक बार, 2,000 milliseconds तक irradiation न किया जाए, तब तक साफ दिखाई देने वाली त्वचा-क्षति नहीं होती
- Fairy Lights exposure time को इस threshold से काफी नीचे रखता है
Touch और haptic feedback
- Fairy Lights की अलग पहचान यह है कि बनाए गए plasma को छुआ जा सकता है
- उंगली के plasma को छूते ही रोशनी और तेज़ हो जाती है, और इस बदलाव को contact हुआ या नहीं यह बताने वाले signal के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है
- User के voxel छूते ही safety के लिए संबंधित plasma voxel को एक frame के भीतर बंद कर दिया जाता है
- एक frame 17ms, यानी 1/60 second होता है
- यह harmful exposure time के रूप में बताए गए 2,000ms से काफी कम है
- Plasma voxel को छूते समय shock wave पैदा होती है, जिससे उंगली को ऐसा impulse महसूस हो सकता है मानो रोशनी की कोई physical presence हो
- Paper ने precise spatiotemporal control के जरिए plasma haptic sensation की detailed characteristics की जांच को scope से बाहर रखा
छोटा demo space और विस्तार की संभावना
- तस्वीरों और videos में दिखने वाला display बहुत छोटा है, और workspace सिर्फ 8㎣ है
- Spatiotemporal resolution अपेक्षाकृत high है और अधिकतम 200,000 voxels per second तक पहुंचता है
- Image framerate, दिखाए जाने वाले image के लिए जरूरी voxels की संख्या पर निर्भर करता है
- Consumer product के रूप में उपयोगी बनने के लिए display को बड़ा होना होगा
- माना गया कि दूसरे optical devices इस्तेमाल करने पर scaling संभव है
1 टिप्पणियां
Hacker News की राय
सुरक्षा सीमा से थोड़ा ऊपर किए गए laser work की वजह से मेरी एक आंख को हल्का नुकसान हुआ, और यह मुझे कई साल बाद जाकर पता चला
इसलिए मैं हवा को ionize करने जितने शक्तिशाली unshielded laser के पास बिल्कुल नहीं जाना चाहूंगा
ढीले regulation वाले सस्ते knockoff projectors अगर सड़क पर चेहरे की तरफ 3D विज्ञापन दागने लगें, और अंधा होने से बचने के लिए welding goggles पहनकर घूमना पड़े—सिर्फ यह सोचकर ही डर लगता है
focus center के बिल्कुल पास एक छोटा-सा हिस्सा ठीक से नहीं दिखता, ऐसा अजीब एहसास है, और याद है कि पहले white LED के साथ काम करने के बाद कुछ दिनों तक आंख में अजीब-सी sensation बनी रही थी
पूछना चाहूंगा कि यह cleaning या cutting जैसी industrial process थी, या फिर physics/engineering lab bench पर laser चलाने वाला काम था
शोधकर्ताओं की व्याख्या के अनुसार, pulse time बहुत कम होने पर भी अगर उसी point पर हर 1 millisecond में एक बार, 2 seconds तक शूट किया जाए तो skin damage हो सकता है; यानी settings काफी गलत हों तो यह इंसान को पिघला भी सकता है, ऐसा लगता है
spot size छोटा है और material removal rate भी कम है, इसलिए यह मजेदार तो नहीं होगा, लेकिन उंगली उड़ा देने जितना भी नहीं लगता
समझ नहीं आता कि इसका मतलब हर 2 seconds में 1ms pulse है या नहीं
हाल में बातचीत में यह technology आई, तो मैंने देखा कि अब इसका क्या हुआ; लेकिन 2015 की गर्मियों के आसपास के articles ही मिले, उसके बाद कोई ठोस material नहीं मिला
कई situations में इसके practical न होने की बहुत-सी वजहें हो सकती हैं, लेकिन technology अपने-आप में promising लग रही थी
यह क्यों गायब-सी हो गई—क्या यह hype था या सच में impractical था—इस पर विस्तार से पढ़ना चाहूंगा
core में करीब 250,000 dollars का fiber laser होता है, लेकिन आम तौर पर उसके साथ बहुत सारा extra equipment भी लगा होता है
medical femtosecond laser करीब 400,000 dollars का होता है, और https://crstoday.com/articles/2014-sep/pricing-the-laser-cat... ऐसी price range के व्यापक रूप से न फैल पाने की एक वजह हो सकती है
US Navy ने 2018 में jet पर लगाए जाने वाले plasma decoy projector का patent कराया था, और शायद ऐसे बहुत से applications होंगे जो मुझे मिले नहीं
हवा के molecules को ionize करके चमकता point बनाने वाले laser-induced plasma display की यह व्याख्या देखकर मुझे पुराने New Scientist के पीछे आने वाला Daedalus column याद आ गया
उसमें आम तौर पर अजीब और शानदार inventions पर बात होती थी, जो शायद practical नहीं होते; उनमें से एक idea streetlight का था, जिसमें सड़क के दोनों ओर से ultraviolet laser की जोड़ी चलाकर उन्हें हवा में cross कराया जाता था
दोनों lasers की frequencies थोड़ी अलग रखी जातीं, ताकि crossing point पर low-frequency beat पैदा हो, और अगर उस frequency को oxygen जैसे molecules की excitation energy से match कर दिया जाए, तो oxygen light emit करेगी—कुछ ऐसा था
एक और invention याद है जिसमें plant hormones से wood growth control करके armchair, table, यहां तक कि घर भी उगाए जाते थे, और glue या saw की जरूरत नहीं होती थी
Wheel of Time का tree singing भी एक example हो सकता है
carbon dioxide sequestration के नजरिए से यह काफी cool होगा, लेकिन अगर growth के दौरान wood पर उचित stress न पड़े, तो ऐसे बने furniture या houses आसानी से टूट सकते हैं
Minecraft trees की तरह fixed dimensions में उगने वाले genetically engineered trees की कल्पना भी की जा सकती है
कुछ साल पहले याद है कि अमेरिकी सेना चीखती हुई plasma balls से लोगों को डराने वाली technology पर research कर रही थी
इसी वजह से यह joke भी चला कि CIA इस technology से religious extremists को ऐसा दिखाने की कोशिश करेगी जैसे भगवान उनसे बात कर रहे हों
https://newstarget.com/2018-04-24-u-s-military-creating-non-...
मुझे याद है कि ऐसे devices कान फाड़ देने जितने शोर वाले होते हैं, क्योंकि हवा में plasma balls लगातार बनती रहती हैं
पुराने demo में ऐसा ही महसूस हुआ था
background noise 55.7dB था, और http://arxiv.org/pdf/1506.06668v1 के page 9 पर है
running display के बहुत पास सिर रखना सुखद नहीं होगा, खासकर अगर noise resolution और brightness के साथ बढ़ता हो
distance के हिसाब से noise कितनी तेजी से घटता है, यह देखना interesting होगा
वह volume home audio, vacuum cleaner और highway traffic noise के बीच जैसा है—सहन किया जा सकता है, लेकिन pleasant नहीं है
2007 के आसपास का IO2 Heliodisplay याद है
लगता है अब site dead है
इसमें description था कि “यह holographic-style display tiny water droplets के cloud पर 2D image project करके काम करता है”
https://www.techpowerup.com/forums/threads/io2-launches-%E2%...
शुरुआत में वे water vapor use करने की बात काफी छिपाते थे, शायद इसलिए कि लोग इसे सिर्फ droplets screen पर projection समझेंगे, और ऐसा माहौल बनाते थे जैसे इसमें कोई directional laser technology हो
फिर भी water की जरूरत थी
अंदाजा लगाऊं तो यह traction इसलिए नहीं पकड़ पाया क्योंकि वे cost control नहीं कर पाए या brightness पर्याप्त नहीं बढ़ा पाए, लेकिन यह सिर्फ speculation है
इसे safely implement करना काफी मुश्किल है
infrared femtosecond laser से air breakdown बनाने के लिए काफी energy density चाहिए
शायद उन्होंने beam को xy direction में move करने के लिए galvano scanner इस्तेमाल किया होगा, लेकिन required intensity पाने के लिए focal plane को भी साथ move करना पड़ता है
अगर car से दूर किसी distance पर project करना हो, तो numerical aperture कम हो जाएगा और काफी output power चाहिए होगी; शायद इसलिए इसे 1kHz पर चलाया गया होगा
2015 की technology के हिसाब से यह शायद 80fs titanium sapphire laser, galvano और Optotune lens का combination रहा होगा
इसके widely used न होने की वजह यह है कि इसे आंखों के लिए safe बनाना बहुत मुश्किल है
करीब 15 साल पहले YouTube पर आए Laser Induced Plasma Channel नाम के रहस्यमय video में इस्तेमाल technology को लेकर भी मैं हमेशा इसी तरह curious रहा
यह femtosecond laser से corridor के पार electric arc guide करने वाले area-denial weapon जैसा दिखता था, और meter-long, अविश्वसनीय रूप से सीधी Taser discharge जैसा लगता था
video में कोई explanation नहीं था, comments में भी जवाब नहीं मिला, और uploader ने हाल में उसे delete कर दिया, लेकिन लगता है 9 साल पुराना DailyMotion reupload अब भी मौजूद है
[1] https://www.dailymotion.com/video/x31ovvi
अगर इस project में आपकी रुचि है, तो Voxon Photonics का मिलता-जुलता और उतना ही शानदार project भी देखने लायक है
इसे अभी खरीदा जा सकता है और safety भी ज्यादा है
[0]: https://voxon.co/