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古代の光のトリックに触発されたテクノロジーは、新しい種類の3Dディスプレイを可能にする可能性があります-ScienceDaily

研究者たちは初めて、液晶を使用して平らな魔法の窓を作成しました。これは、光が当たると隠された画像を生成する透明なデバイスです。 このテクノロジーは、非常に古い軽いトリックに新たなひねりを加えたものです。

数千年前、中国と日本の職人は、反射を見ながら普通の平らな鏡のように見える銅鏡を作りましたが、直射日光にさらされると別の画像を形成しました。 1900年代初頭まで、ミラーの背面でキャプチャされた画像が画像形成につながる小さな表面の違いを生み出すため、これらのデバイスが機能することを科学者が理解するのにかかりました。これまで、エンジニアはハイテク用の液晶について同じ原理を採用していました。画面。

「私たちが作成した魔法の窓は肉眼では完全に平らに見えますが、実際には、光に反応して画像を作成するわずかな違いがあります」と、オタワ大学の研究チームリーダーであるフェリックスホブナゲルは述べています。 「ウィンドウを比較的滑らかに設計することで、作成された画像をウィンドウから広範囲の距離にわたって見ることができます。」

光学Hufnagelらは、任意の画像を生成できる透明な液晶マジックウィンドウを作成するために開発したプロセスについて説明しています。 このプロセスは、画像を作成するために光を送るのではなく、光を反射する魔法の鏡を作成するためにも使用できます。

「液晶を使用して魔法の窓や鏡を作ると、いつの日か再構成可能なバージョンを作成して、動的な魔法の芸術の窓やフィルムを作ることができるようになるでしょう」とハフナゲル氏は述べています。 「焦点深度を長くすることができるため、さまざまな距離から見た場合でも安定した3D画像を生成する3Dディスプレイにもこの方法が役立つ可能性があります。」

液晶で魔法をかける

科学者たちは何十年もの間、表面のわずかな違いの結果として古代のブロンズの魔法の鏡が画像を形成することを知っていましたが、英国のブリストル大学の数学的物理学者であるマイケル・ベリーが数学的基礎を推測したのは2005年まででした。この効果のために。 彼は後にこの知識を拡張して、透明な魔法の窓と反射する魔法の鏡の理論的基礎を開発しました。 この作品は、Hufnagelと同僚に、液晶に基づいた魔法の窓を作成するよう促しました。

液晶は、従来の液体のように流れることができるが、固体結晶のように配向できる粒子を持っている材料です。 新しい作品では、研究者たちは、照明されたときに目的の画像を作成できる特定の液晶パターンを生成する、よく知られた製造プロセスの修正バージョンを使用しました。

彼らは、Pancharatnam-Berry相と呼ばれるよく知られた原理に従って動作する液晶デバイスであるPancharatnam-Berry Optical Element(PBOE)を使用しました。 このデバイスの液晶分子の配向を変更することにより、研究者は、ピクセルごとにデバイスを通過する光の特性を変更できます。

複数の距離にある静止画

「概念レベルでは、ベリーによって開発された理論は、これらの液晶を配向して長距離にわたって安定した画像を作成する方法を決定するのに役立ちました」とハフナゲル氏は述べています。 「フラットな光学要素と、ベリーのラプラシアンイメージ理論に祀られている微妙な変化を伴う液晶パターンを使用することで、魔法の窓を見ると自然にまたは平らに見えるようになります。」

鏡と魔法の窓を作った後、研究者たちはカメラを使って両方の装置によって生成された光の強さのパターンを測定しました。 レーザービームで照らされると、ミラーとウィンドウの両方が、カメラとミラーまたはウィンドウの間の距離が変化しても一定のままである可​​視画像を生成しました。 研究者たちはまた、デバイスがLED光源で照らされたときに画像を作成することを示しました。これは、実際のアプリケーションでの使用により実用的です。

研究者たちは現在、量子魔法のパネルを作成するために彼らの製造アプローチを使用することに取り組んでいます。 たとえば、これらのパネルのうち2つは、新しい定量的イメージングプロトコルの研究に使用できる連動画像を作成できます。 彼らはまた、液晶以外の方法を使用して魔法の窓を作る可能性を模索しています。 たとえば、誘電体表面を使用してマジックウィンドウデバイスを作成すると、帯域幅を増やしながらそのフットプリントを減らすことができます。

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