麻省理工学院开发第三代激光全息视频显示器

4月25日消息研究员们已经开发出了一款可以与电脑和游戏机连接在一起使用的廉价小型全息系统。
    二维电脑显示屏和电视屏幕的时代可能不久就会结束了。麻省理工学院的一群研究员已经开发出了一款可以与带有显卡的电脑和游戏机等电脑硬件连接在一起使用的全息视频系统。研究员们称，这个显示器非常小，可以安装在娱乐中心上，其分辨率与标准模拟电视差不多，而售价只有200美元。麻省理工学院的CELab实验室消费电子项目主任迈克尔博韦说，这款全息视频显示器还可以应用于医学成像比如核磁共振成像和CT扫描以及家具、汽车等行业的多维数据和设计之中。而且这款显示器还非常适合用来显示电视游戏和虚拟世界。目前的大部分游戏都采用了复杂的三维建模引擎。博韦说：“但是你用肉眼是看不出来的，因为那些三维图像被二维显示器转变成了二维图像。”
    这款全息视频显示器是麻省理工学院开发的第三代产品，名称叫作Mark III，第一代产品可以追溯到上个世纪80年代末。
    最初的全息视频显示屏成本高昂，因此博韦一直想将它发展成一种普通消费者都可以买得起、会使用的产品，因此他和他的同事们才开发出了Mark III，相信这款产品可以在两个月内完成设计。博韦解释说，首先，这个新产品是利用标准图像处理器来处理三维图像的，而不是专业化硬件。高端电脑和游戏机中所用的显卡就比较适合这种要求。其次，他们已经重新设计了通常被用于各种电信设备的一款名叫声光调制器的小配件，以便利用激光来形成全息影像。新设计的声光调制器带宽比较大，这样就可以形成分辨率比较高的全息影像，而且它的成本比第二代产品中使用的调制器成本还要低一些。第三，研究员们去掉了产品中的某些冗余光学部件，大大缩小了第三代产品的体积。
    博韦说，这款全息视频显示器是通过软件将目标的实时、三维模型放在同一幅画面上的方式来产生全息影像的。因此，对于活心脏的核磁共振成像来说，软件利用一组描述心脏外表各点位置的数据制作出心脏的三维影像。有了这个模型之后，软件就可以计算出显示出一幅全息图像需要多大强度的激光。实际上，软件先绘出了激光全息图像的草图。那个草图是由许多个激光衍射全息图组成的。
    博韦说，对于单色全息图来说，只需要计算一个衍射图样，但是要想得到一个彩色全息图，就要计算三个衍射图样，即红、蓝、绿三元色的衍射图样。计算的内容包括三维模型的数据转换、生成衍射图样和产生视频信号等，所以的这些都可以利用现有硬件完成。
    博韦说，然后全息视频信号就会被发送到光调制器中，这个光调制器中包括一款由铌酸锂材料制成的波导管，它的表面被涂上了一层压电材料，可以将视频信号转换成振动信号。视频信号可以改变压电材料的外形，从而改变通过波导管的光的性质。散射光波是由各种强度和频率的光组成，投射到毛玻璃上之后就可以得到一个三维图像。由于这种新型调制器可以沿垂直和水平方向发散光，因此它还可以省掉以前的大多数显示器中所使用的反光镜和透镜。
    虽然这个工程项目还没有最终完成，但是它很可能会推动全息影像的应用。德州大学西南医疗中心的生物化学和内科学教授哈罗德加尔内说：“我被研究员们展示出来的全息图深深吸引住了。” 加尔内以前也开发过一款专用于医学成像领域的全息照相系统。
    虽然他精通的是医学全息成像，但是加尔内相信消费者们将不再满足于观看高清电视和高清显示器，他们最终想要的是三维视频。他说：“这个目标的实现只是时间问题。” 加尔内补充说，但是难办的是，消费者要求的是更大更亮的图像，而研究员们目前还无法发送出60英寸的高清全息图像。加尔内说，消费者们可以根据喜好的不同选用合适的商业应用软件。
    博韦和他的研发团队现在正在开发第四代产品，据说将可以显示出台式机电脑显示屏那么大的全息图像。现在的第三代产品显示的图像还比较小，而且只能显示单色全息图像，第四代产品将能够显示彩色的全息图像

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