用光制造的陷阱

2023-08-16 17:08:11 来源:大科技杂志社

一项潜入任务即将开始,地上的机器人突然发光,一张巨大的地图立刻覆盖了半个房间。随着机器人的解说,立体地图也实时涌动。

这种立体图像显示器似乎是科幻电影的“标配”,但在现实里,我们却只能盯着平面的手机屏幕。最近,科学家创造了一种新的显示技术,它已经非常接近电影里的幻想了。

激光烟花


【资料图】

这项名为“光阱显示”的技术由美国杨百翰大学的研究小组开发,“光阱”顾名思义,就是用光制造的陷阱。

过春节时,我们经常会玩手持烟花。由于人眼的视觉暂留现象,我们能看到挥舞烟花棒时在空气中画出的一道道轨迹。光阱技术的原理也与此类似,一组激光照射、加热纤维素颗粒,颗粒就像被激光困住了一样,不仅能浮在空气中,还会随激光一起移动。另一组激光则将红、蓝、绿三种颜色的可见光投射到颗粒上,颗粒会散射这些可见光,使我们能看到它。只要颗粒移动得够快,它的轨迹就会像烟花那样呈现为一条条实线。

视觉暂留

光线进入眼睛,使人看到图像,但当光线瞬间消失后,图像仍能残留一段时间,这种现象被称为视觉暂留。

其产生的原因是人的视觉神经反应速度有限,当图像以高于1/16秒的速度变化时,我们就会把它当成连续的图像,比如日光灯每秒大约熄灭和点亮各100次,但在我们眼里灯是一直亮着的。这也是人们拍摄、放映电影和动画的原理。

佩珀幻象

早在光阱显示问世之前,就有人实现了类似立体显示的效果,它们经常被误称为“全息投影”,但那其实是从19世纪中叶就开始流行的魔术,名为“佩珀幻象”:将一组玻璃或显示屏按特定的角度放置,并给它们投射不同角度的图像,利用人的视错觉,就能组合出立体图像。

佩珀幻象常被用于各种现场演出活动,人们也能用手机制造佩珀幻象,但它只能从有限的角度观察,换到特定方向就失去了立体效果。

指尖上的图像

目前,光阱技术的显示范围只有约1立方厘米,比人的指尖还小,但它创造的图像非常立体,从任何一个角度观察都不会失真。研究人员还需要将光阱显示大型化,并同时操控多个颗粒的运动。

未来,这种技术可用于医疗培训程序,或为飞行员与空中交通管制员提供更立体、直观的导航地图;我们或许也不再需要手机屏幕,靠手表等设备就能将画面投影在眼前。

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