研究人員改進(jìn)全息圖的“膠片”結(jié)構(gòu),利用納米硅柱使三維圖像構(gòu)造起來更容易

Lynn 8年前 (2017-12-16)

在VR和AR領(lǐng)域,這一改變將會(huì)使其更加靈活的形成全息圖。

近日,加州理工學(xué)院的研究小組利用硅柱開發(fā)了一種新方法,推翻了此前在一個(gè)平面上只能投射一張三維圖像(全息圖)的工程技術(shù)。

研究人員改進(jìn)全息圖的“膠片”結(jié)構(gòu),利用納米硅柱使全息圖構(gòu)造起來更容易

全息圖指的就是三維的立體圖像。從技術(shù)上去構(gòu)造全息圖,首先我們需要用全景相機(jī)將被攝物體記錄在高分辨率的全息膠片上;隨后用激光照射,膠片前后方就可以出現(xiàn)原景物的立體影像。

研究人員改進(jìn)全息圖的“膠片”結(jié)構(gòu),利用納米硅柱使全息圖構(gòu)造起來更容易

與傳統(tǒng)圖像不同的是,全息圖包含了被記錄物體的尺寸、形狀、亮度和對(duì)比度等信息,其中這些信息在膠片上的記錄形式是以干涉條紋形式存在的。

值得指出的是,當(dāng)激光照射膠片形成三維圖像時(shí),現(xiàn)有的技術(shù)只能基于一張膠片形成一張全息圖。

研究人員改進(jìn)全息圖的“膠片”結(jié)構(gòu),利用納米硅柱使全息圖構(gòu)造起來更容易

為什么會(huì)這樣呢?難道就不能將兩張全息圖按自己的意愿合成,以P成自己想要的樣子?答案是不能。目前為止,全息圖還真不能像我們普通的照片一樣,直接用類似于PS的軟件就可以合成。

這里就要談到形成三維圖像的膠片構(gòu)造,該膠片是經(jīng)過精心設(shè)計(jì)的:即無論你怎么發(fā)射激光,經(jīng)過膠片反射的光線都只能形成你物體的三維圖像,不變形亦不會(huì)創(chuàng)造性的形成其他三維圖像。

這也就意味著無論你的激光以什么角度照射這樣的“平面”,都只能形成膠片上的三維圖像,即無法輕易對(duì)全息圖進(jìn)行修改和合成。這就像我們?cè)缙诘哪z卷,一張膠卷只能記錄一張照片。

研究人員改進(jìn)全息圖的“膠片”結(jié)構(gòu),利用納米硅柱使全息圖構(gòu)造起來更容易

所以,為了改進(jìn)現(xiàn)有形成全息圖的膠片,應(yīng)用物理和材料科學(xué)的助理教授Andrei Faraon及其研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種氧化硅和鋁的膠片,并在這樣的膠片平面上鑲嵌了幾千萬個(gè)微小的硅柱,每個(gè)硅柱大約幾百納米高(人類頭發(fā)直徑為10萬納米)。

研究人員改進(jìn)全息圖的“膠片”結(jié)構(gòu),利用納米硅柱使全息圖構(gòu)造起來更容易

值得關(guān)注的是,因?yàn)榧{米結(jié)構(gòu)的形狀、大小和入射光的角度都不同,所以每個(gè)納米發(fā)光體反射光的方式亦不同,這就構(gòu)成了“像素”點(diǎn),如,當(dāng)入射光以0度射入表面,納米硅柱表現(xiàn)出來的就是黑色;當(dāng)入射光以30度射入表面,則表現(xiàn)為白色。

對(duì)此,F(xiàn)araon解釋道:“以前我們要得到兩張圖的話,就要在原有膠片上再并列設(shè)計(jì)另一張圖像膠片的像素點(diǎn)排列,而現(xiàn)在不用了,我們只要改變激光光線的入射角度就可以得到不同的圖像。”

研究人員改進(jìn)全息圖的“膠片”結(jié)構(gòu),利用納米硅柱使全息圖構(gòu)造起來更容易

為了讓這些納米像素點(diǎn)具有更廣的應(yīng)用前景,研究人員Kamali表示,我們創(chuàng)建了一個(gè)納米柱的數(shù)據(jù)庫,其中包含了關(guān)于納米柱形狀、大小和在不同入射光角度下反射光線的信息。

關(guān)于未來的應(yīng)用,研究人員指出,這一技術(shù)將會(huì)在一定程度上降低全息圖形成的制作成本,為VR和AR中該技術(shù)使用上的靈活性的增加提供了可能性。

但Faraon仍表示,距離市場應(yīng)用還有很長的一段路要走。

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