全息成像历史发展
全息投影1947年,英国匈牙利裔物理学家丹尼斯·盖伯发明了全息投影术,他因此项工作获得了1971年的诺贝尔物理学奖。其它的一些科学家在此之前也曾做过一些研究工作,解决了一些技术上的的问题。全息投影的发明是盖伯在英国BTH公司研究增强电子显微镜性能手段时的偶然发现,而这项技术由该公司在1947年12月申请了(号GB685286)。这项技术从发明开始就一直应用于电子显微技术中,在这个领域中被称为电子全息投影技术,但是全息投影技术一直到1960年激光的发明才取得了实质性的进展。
全息成像3D投像
完成摄影后,在放映室里,3D电影源投放在一定角度的银幕上,观众需要带上3D眼镜观看。仔细观察3D眼镜,会发现左右镜片上有密集而细小的朝向不同的条纹。左镜片是纵纹,右镜片是横纹。正是这些条纹,才能看到美妙的3D立体图。
完成摄影后,根据“双目效应”,需要将图像分解,让左眼只看见偏左的画面,右眼只看见偏右侧的画面,这样才能使大脑产生远近的判断而生出立体感。在放映时,偏左的画面和偏右侧的画面所用的投射光是不同的,虽然颜色画面一样,但投影用的光的传播方向是不同的,偏左画面用的是纵波光(光波沿纵向传递),偏右画面用的是横波光(光波沿横向传递),由于偏振光的特点(物理选修3-4 第十二章 第三节)纵波光只能穿过纵纹,不能穿过横纹,因此,透过左镜片,只能看见偏左侧的画面,同理与右镜片。
由此,重叠的画面被分解,左眼只看见偏左侧的画面,右眼只看见偏右侧的画面,由于双目效应,便产生了远近感和立体感。
全息成像技术误区相关
全息的概念在国内拥有良好的群众基础;科幻电影里看见漂浮在空气中的显示器,常被大家称为「全息显示」;既然「全息」的群众基础这么好,很多商家在宣传透明显示和3D显示相关技术的时候都会加一个「全息」的艺名,例如上卖的投影「全息」膜;例如科技展厅内常见的金字塔「全息」展示柜,甚至如微软的HoloLens也只是双目立体虚像显示,而非「全息」显示器(虽然有光波导和光栅部件),因此导致国内对「全息」的认知有着普遍的误解。而事实上当我们需要判断看见的「全息」投影是否是真正的全息时,只需知道有无全息图即可。
全息成像让虚拟篮球拍起来像真球
如何做到逼真的篮球弹跳触感?研究团队打造了一个带有气动触觉反馈设备的伪全息投影。
▲用于交互式立体显示的带有气动触觉反馈的伪全息投影如图,其开发的系统有3个主要组件,分别是伪全息显示、手势识别模块和触觉反馈设备。这些组件被连接到主计算机,并通过基于Unity平台的内部构建程序进行控制。其中,伪全息显示基于Pepper的投影方案,创造了一种物体“漂浮”在空中的错觉;手势识别模块使得用户可用手势与虚拟对象进行交互。除了视觉反馈外,该系统通过提供触觉反馈来提供更真实的交互感。其触觉反馈设备名为Aerohaptics,当用户操纵虚拟物体时,该设备使用指向用户手上的加压空气喷射,来触摸感觉,同时它还提供位置和强度控制,以适应各种交互场景。根据全息投影与用户之间的交互性质,Arduino控制器单元可区分多种操作模式,包括恒压模式、手部标志选择模式和手部跟踪模式。在恒压输出模式下,无论手的空间位置如何,系统都会向用户提供恒定的气动反馈,即用户会感受到相同的压力。在手部标志选择模式下,算法可以选择用户手的哪个部分(共6个标志,每个指尖各1个+手掌上1个)是跟踪系统的目标,系统可以准确地提供气动触觉反馈给不同的手部标志。
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