超薄显示器：投影动态多色彩三维全息图像！
导读
据韩国科学技术院官网近日报道，该校研究人员设计出一种超薄显示器，它可以投影动态、多色彩的三维全息图像。
背景
为了观看立体效果的三维影像，我们常常需要佩戴一些辅助设备，例如眼镜或者头盔。然而，长时间佩戴这样的设备会让我们有束缚感和不适感。
（图片来源：微软研究院）
所以，我们希望不用佩戴眼镜或者头盔，就可以从不同角度“裸眼”观看三维立体影像。全息技术，就是一种能达到这种目标的新技术。简单说，全息技术是利用光线的干涉与衍射原理，记录以及再现物体真实三维图像的技术。可是，以往为了实现全息技术，科学家们通常需要借助许多“庞大而笨重”的光学元件。
制造全息图像的光学工作台（图片来源：维基百科）
然而，这些庞大笨重的光学元件限制了全息技术的大规模商用，特别是集成到消费电子产品中去。为此，科学家们近年来展开了许多新研究，努力将全息技术所使用的光学元件变得轻薄且小巧。
（图片来源：皇家墨尔本理工大学）
（图片来源：Zhiqin Huang, 杜克大学）
创新
近日，韩国科学技术院（KAIST）的科研人员设计出一种超薄显示器，它可以投影动态、多色彩的三维全息图像。相关研究成果发表在《自然通信（Nature Communications）》期刊上。
技术
该系统的关键组件是一种充满微孔的钛薄膜，这些微孔精确对应着液晶显示器（LCD）面板中的每个像素。这种薄膜可作为“光子筛（photon sieve）”使用。光子筛上的每个针孔都可以朝大范围散射光线，从而生成一种可供广角观察的高清三维图像。
（图片来源：参考资料【1】）
整个系统非常小：他们采用了一个现成的1.8英寸LCD面板，分辨率为1024 x 768。钛薄膜依附于面板背部，厚度仅为300纳米。
韩国科学技术院物理学家、这项研究的领导者朴永根（YongKeun Park）教授表示：“我们的方案表明，超薄设备例如手机可以投影全息影像。”为了演示他们的方案，团队制造了一个移动的三色立方体全息图。
运行在60Hz的三维动态色彩全息图（图片来源：KAIST）
具体来说，他们是将由平行光线制成的不同颜色激光光束来指向小型LCD面板，来生成全息图像。光子筛的微孔对应LCD面板中的每个像素。微孔进行了精准定位，以对应像素的有效区域。针孔散射光线，从而生成三维图像。
为了同样的目的，朴教授课题组之前使用了光学漫射体，但是器件既庞大又难以操作，而且需要花费长时间校准。在这项研究中，他们定制了光子筛，以展示一种简单、紧凑和可扩展的3D全息显示方法。这项技术可以快捷地应用于现有的LCD显示器。
价值
全息图的应用一直受制于技术笨重繁琐、计算要求高、图像质量差等因素。改善现有的技术将拓展其应用范围，包括裸眼3D电影以及在电视与智能手机屏幕上观看全息视频。
（图片来源：皇家墨尔本理工大学）
关键字
全息技术、显示器、光学
参考资料
【1】Jongchan Park, KyeoReh Lee, YongKeun Park. Ultrathin wide-angle large-area digital 3D holographic display using a non-periodic photon sieve. Nature Communications, 2019; 10 (1) DOI: 10.1038/s41467-019-09126-9