Записки свихнувшегося. «Реальное 3D»

Предисловие
Записки свихнувшегося – это цикл статей, в которых будет рассказываться о идеях, теориях, замыслах. Некоторые из них будут казаться фантастикой, бредом, абсурдом. Скажу сразу, что они и не будут претендовать на признание публики или извлечение какой-либо выгоды. Это просто мысли вслух. Воспринимать эти записки всерьёз или нет – это ваше личное дело. Что мне дадут эти посты? Во-первых, узнаю что-то новое от комментаторов. Во-вторых, возможно, дам кому-то толчок для размышления. В-третьих, посмотреть отношение людей к тому, что кажется невообразимым.

Введение
Итак. Темой сегодняшней дискуссии будет теория проецирования изображения в воздухе. Почему эта тема? Мне бы было интересно проектировать устройства как это делает Тони Старк. Мне бы было интересно смотреть кино и ходить внутри него. Кому интересно, прошу под кат.

Теория
Сейчас рынок предлагает достаточное количество прототипов и устройств, которые способны создавать объёмные изображения. Кто-то проецирует изображения на пар, кто-то на газ, кто-то ионизирует воздух в определённых точках. Все эти системы хороши. Но их не вмонтируешь в дом. Для устройства, которое проецирует на пар, необходима специальная вытяжка над парогенератором. Для тех, которые проецируют на газ, необходим сосуд. Применение ионизации внутри помещения было описано в предыдущей статье про проецирование изображения.
А что если полностью отойти от принципов, которые заложены в тех устройствах? Что если научиться контролировать луч света? Не будет ли так лучше?
Что я подразумеваю под словами «контролировать луч»? Создавать свечение в определённых точках пространства. Как это реализовать? Необходимо создать луч определённой длины с фокусировкой в конечной точке. Вы удивитесь. Согласно эффекту Керра, показатель преломления воздуха в середине луча окажется больше, чем на краях. Из-за этой оптической неоднородности воздушная среда формально ведет себя по отношению к лазерному излучению как собирающая линза: толщина луча уменьшается, а интенсивность света увеличивается. То есть луч как бы сам себя фокусирует — происходит самофокусировка. На первый взгляд кажется, что луч способен коллапсировать до нулевой толщины. Однако когда интенсивность света достигает некоторого значения, наступает многофотонная ионизация. Фотоны лазерного излучения выбивают электроны из молекул воздуха (молекул азота и кислорода). Освобожденные электроны формируют плазму. По сравнению с воздухом плазма обладает меньшим показателем преломления, поэтому она формально ведет себя как рассеивающая линза и начинает дефокусировать луч, уменьшая его интенсивность. Проскочив область с плазмой, луч продолжает свое движение, и ситуация повторяется. Частота повторений этого эффекта зависит от частоты.


Рисунок 1. Процессы самофокусировки (self-focusing) и дефокусировки (defocusing), позволяют лазерному лучу, не расходясь, преодолевать расстояния в десятки и сотни метров. Луч при этом в основном распространяется в среде через специально созданные им нити (или нить) — филаменты (filament)

Надо заметить, что помимо высокой интенсивности лазерный импульс должен обладать еще и маленькой продолжительностью — порядка фемтосекунды (10–15 секунды). В противном случае, вместо многофотонной ионизации среды, через которую он проходит, может возникнуть каскадная ионизация: концентрация освобожденных электронов становится такой, что они начинают ионизировать молекулы даже вдали от проходящего лазерного луча. Это приводит к дисбалансу между самофокусировкой и дефокусировкой. Луч перестает быть сфокусированным и быстро расходится.
Получается, что нам необходимо только научиться достигать определённой интенсивности, при которой толщина луча приближается близко к нулевому значению, но не выбивает электроны, которые образуют плазму, а так же научиться прерывать филаменту в нужном месте. Как этого достичь, пока не представляется. Достигать этого управляя состоянием частиц формирующих луч или каким-то другим способом можно выяснить только через эксперименты.
Может у вас есть какие-то идеи?

Техническая реализация
Допустим, что мы обуздали лазерное излучение и необходимо создать устройство. Каким образом получать картинку для проецирования и как её проецировать?



В видео выше, представлено устройство, которое сканирует пространство. Каждый предмет в конечном итоге – это облако точек, каждая из которых имеет свои координаты. Зная эти координаты, мы можем просчитать необходимые параметры, задав которые лазер отобразит нам нужную точку. Я не поленился и набросал то, как я представляю данное устройство.



Рисунок 2. Центральное устройство



Рисунок 3. Центральное устройство

В отверстиях сферообразной детали вставляются лазеры, каждый из которых обозначен своей координатой и проецирует свою точку. В итоге мы получим изображение состоящее из точек. Увеличивая количество лазеров, мы увеличиваем разрешение проецирования. Понятное дело, что энергопотребление будет возрастать. Но это только подстегнёт производителей лазеров развивать технологию в сторону уменьшения энергопотребления. На крайний случай мы будем использовать нанотрубки.

Смотреть с 16 минуты.
Чтобы избежать ситуации, когда один из лучей будет закрыт чем-либо необходима система из 5 устройств (1-но основное и 4-ре дополнительных). Разместить их по такой схеме:


Рисунок 4. Схема размещения

Заключение
И помните. Мы рассматриваем законы физики как то, что нельзя изменить. А что если это не так? Только научившись управлять законами физики мы сможем создавать вещи выходящие за грани нашего понимания.

Напоминание. Данная статья является результатом умозаключений человека, который может заблуждаться.

Источник: geektimes.ru/post/241028/