研究人员改进全息图的“胶片”结构,利用纳米硅柱使三维图像构造起来更容易 | 黑科技

在VR和AR领域,这一改变将会使其更加灵活的形成全息图。

近日,加州理工学院的研究小组利用硅柱开发了一种新方法,推翻了此前在一个平面上只能投射一张三维图像(全息图)的工程技术。

全息图指的就是三维的立体图像。从技术上去构造全息图,首先我们需要用全景相机将被摄物体记录在高分辨率的全息胶片上;随后用激光照射,胶片前后方就可以出现原景物的立体影像。

与传统图像不同的是,全息图包含了被记录物体的尺寸、形状、亮度和对比度等信息,其中这些信息在胶片上的记录形式是以干涉条纹形式存在的。

值得指出的是,当激光照射胶片形成三维图像时,现有的技术只能基于一张胶片形成一张全息图。

为什么会这样呢?难道就不能将两张全息图按自己的意愿合成,以P成自己想要的样子?答案是不能。目前为止,全息图还真不能像我们普通的照片一样,直接用类似于PS的软件就可以合成。

这里就要谈到形成三维图像的胶片构造,该胶片是经过精心设计的:即无论你怎么发射激光,经过胶片反射的光线都只能形成你物体的三维图像,不变形亦不会创造性的形成其他三维图像。

这也就意味着无论你的激光以什么角度照射这样的“平面”,都只能形成胶片上的三维图像,即无法轻易对全息图进行修改和合成。这就像我们早期的胶卷,一张胶卷只能记录一张照片。

所以,为了改进现有形成全息图的胶片,应用物理和材料科学的助理教授Andrei Faraon及其研究团队开发了一种氧化硅和铝的胶片,并在这样的胶片平面上镶嵌了几千万个微小的硅柱,每个硅柱大约几百纳米高(人类头发直径为10万纳米)。

值得关注的是,因为纳米结构的形状、大小和入射光的角度都不同,所以每个纳米发光体反射光的方式亦不同,这就构成了“像素”点,如,当入射光以0度射入表面,纳米硅柱表现出来的就是黑色;当入射光以30度射入表面,则表现为白色。

对此,Faraon解释道:“以前我们要得到两张图的话,就要在原有胶片上再并列设计另一张图像胶片的像素点排列,而现在不用了,我们只要改变激光光线的入射角度就可以得到不同的图像。”

为了让这些纳米像素点具有更广的应用前景,研究人员Kamali表示,我们创建了一个纳米柱的数据库,其中包含了关于纳米柱形状、大小和在不同入射光角度下反射光线的信息。

关于未来的应用,研究人员指出,这一技术将会在一定程度上降低全息图形成的制作成本,为VR和AR中该技术使用上的灵活性的增加提供了可能性。

但Faraon仍表示,距离市场应用还有很长的一段路要走。

原文发布于微信公众号 - 镁客网(im2maker)

原文发表时间:2017-12-16

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