تصاویر هولوگرافیک سه بعدی

تصاویر هولوگرافیک سه بعدی و نمایش­های شناور در خارج از یک صفحه نمایش به مدت طولانی یکی از موارد مورد علاقه در فیلم­های علمی تخیلی از قبیل پیغام رهایی که توسط R2-D2 در فیلم جنگ ستارگان حمل شد،بوده است.

• استفاده از تصاویر هولوگرافیک در فیلم سه بعدی آواتار
• ایجاد صفحه نمایش­ها با تکنولوژی بالا
• نمایش­گر تصاویر هولوگرافیک شناور مقدور شده با گرافین

استفاده از تصاویر هولوگرافیک در فیلم سه بعدی آواتار

موفقیت فیلم سه بعدی آواتار ساخته ­ی جیمز کمرون باعث یک علاقه ­ی جهانی بی­ نظیر نسبت به دستگاه­ های نمایشگر انعطاف­ پذیر، با کیفیت تصویر بالا و شناور شد. در حقیقت، رویای نمایش بصری یک شی سه بعدی به صورت مداوم باعث سیر تحولات در تکنولوژی­ های نمایش­گرها در طول دهه­ های گذشته بوده است.

در حال حاضر اکثر شبیه ­سازی­های سه بعدی فقط با کمک عینک­های مخصوص قابل دیدن است.ولی سود ایجاد شده توسط این بازار تکنولوژی سه بعدی در سال 2013 از مرز 93.21 میلیارد دلار(تقریباً دو برابر بازار خورشیدی جهانی) گذشته است و انتظار می­رود که تا سال 2018 تا 279.27 میلیارد دلار برسد.

ایجاد صفحه نمایش­ها با تکنولوژی بالا

تلاش­های صورت گرفته در پژوهش­های مربوط به نانوتکنولوژی به شکل قابل توجهی در دستگاه­های نمایش­گر پیشرفت داشته است.گرافین، یک لایه­ ی اتمی از ماده­ ی کربن که دو دانشمند به نام­های Geim و Noviselov به خاطر آن در سال 2010 نوبل فیزیک را بردند،به عنوان یک جزء کلیدی برای دستگاه­های نمایش­گر انعطاف­ پذیر و پوشیدنی پدیدار شد.گرافین به خاطر خواص فوق­ العاده­ ی الکترونیکی و نوری  و استحکام مکانیکی بالا به صورت عمده به عنوان صفحات لمسی در دستگاه­های پوشیدنی مانند موبایل‌ها استفاده شده است.

این پیشرفت فنی، دستگاه­هایی مانند ساعت­های مچی هوشمند، باندهای فیتنس و هدست­ های هوشمند را قادر ساخت تا از حالت علمی تخیلی به حالت واقعی انتقال پیدا کنند،حتی با این وجود که نمایش­گر هنوز دو بعدی و فلت (صاف) است. ولی دستگاه­های نمایش­گر پوشیدنی،به خصوص دستگاه­هایی با نمایش شناور،یکی از مهم ­ترین و قابل توجه­ ترین گرایش­ها در این صنعت باقی خواهد ماند و قرار است که هر دو سال دو برابر شود و از 12 میلیارد دلار در سال 2018 فراتر رود.

بیشتر بدانید: تصاویرهولوگرافی سه بعدی

نمایش­گر تصاویر هولوگرافیک شناور مقدور شده با گرافین

در یک مقاله،چاپ امروز در Nature Communications ما نشان می­دهیم که چگونه تکنولوژی ما نمایش بر اساس زاویه­ ی ناظر و شناور چند رنگی سه بعدی را در موادی که پایه­ ی آنها گرافین است،تحقق می­بخشد.در نهایت، این امر به انتقال از دستگاه ­های نمایش­گر پوشیدنی به سمت نمایش­گرهای سه بعدی شناور کمک می­کند. نمایش­گر شناور مقدور شده با گرافین،بر پایه­ ی اصول هولوگرافی اختراع شده توسط Dennis Gabor است،کسی که نوبل فیزیک را در سال 1971 به دست آورد.ایده­ ی هولوگرافی نوری یک روش انقلابی برای ثبت و نمایش مقدار و فاز یک موج نوری ایجاد کرد که از یک موضوع مورد علاقه و مورد توجه ناشی می­شود.

درک فیزیکی از نمایش­های سه بعدی هولوگرافیک بر اساس زاویه ­ی ناظر و با شفافیت بالا، متکی بر تولید یک صفحه نمایش هولوگرافیک دیجیتال است که از تعداد زیادی پیکسل تشکیل شده است. این پیکسل­ها برای خم کردن نوری که اطلاعات را برای نمایش حمل می­کند،استفاده می­شوند.زاویه ­ی خمش،توسط شاخص شکست ماده­ ی سازنده­ی صفحه نمایش اندازه­ گیری می­شود که بر اساس ارتباط هولوگرافیک است.

نحوه ایجاد شکست بین پیکسلها

هر چه  شاخص شکست پیکسل­ها کوچک­تر باشد،زاویه­ ی شکست در زمانی که پرتو از هولوگرام عبور می­کند بیشتر می­شود.این اندازه ­ی نانومتری پیکسل­ها بکی از مهم ­ترین موارد برای شی سه بعدی بازسازی شده است که به صورت زنده در یک طیف زاویه­ ای وسیع دیده شوند.

این پروسه پیچیده است ولی گام فیزیکی مهم این است که گرم شدن کم شدن نور (photoreduction) را در اکسید گرافین،مشتقات گرافین با ساختارهای فیزیکی مانند و حضور گروه­های اکسیژنی اضافی را کنترل کنیم. در یک پروسه­ ی کاهش نور، بدون داخل کردن هر گونه افزایش دمایی، اکسیدهای گرافین به وسیله­ ی جذب یک پرتو لیزر پالسی فمتوسکند (عدد 1 با 51 صفر به توان دو) در جهت گرافین، کاهش پیدا می­کند.

بیشتر بدانید: تکنولوژی هولوگرام در نمایش سه بعدی

تاثیر کاهش نور در شاخص شکست

در طول کاهش نور، یک تغییر در شاخص شکست ایجاد می­شود.از طریق چنین کاهش نوری ما قادر هستیم پیکسل شاخص شکست مرتبط با هولوگرافی در مقیاس نانو متر ایجاد کنیم. تکنیک ما شی سه بعدی شناور بازسازی شده­ را قادر می­سازد که به صورت زنده و طبیعی در یک طیف زاویه‌ای بزرگ تا 52 درجه دیده شود. این نتیجه مربوط به یک پیشرفت در زاویه­ های دید با مرتبه­ ی بزرگی 1 است که با نمایش­های سه بعدی هولوگرافیک موجود که با پایه­ ی تعدیل­ کننده­ های کریستال مایع ساخته شده­ اند،مقایسه شده و آن نمایش­ها فقط در حد چند درجه بود.

در حال حاضر، نمایش سه بعدی گرافین شرح داده شده فقط مجاز به استفاده از تصاویری تا اندازه­ ی حد اکثر 1 سانتی­متر است.ولی برای قابلیت درجه­ بندی بالایی آن در این تکنیک محدودیتی وجود ندارد. به علت استحکام مکانیکی عالی مواد با پایه­ ی پرافین، تکنیک ما می­تواند به انتقال دستگاه­های نمایش­گر پوشیدنی مقدور شده با گرافین از سمت دو بعدی به سمت نمایش­گرهای سه بعدی شناور کمک کند.

قرار است که نمایش­گرهای گرافین سه بعدی در مقیاس ده­ها سانتی­متر تولید شود که این برای دستگاه­های نمایش­گر پوشیدنی، بسیار عالی است و قرار است ظرف پنج سال آینده در دسترس قرار گیرد.

این تکنولوژی نمایش­گر تصاویر هولوگرافیک سه بعدی شناور نسل جدید همچنین کاربردهای بالقوه­ای در زمینه ­های دستگاه­های نظامی، صنعت سرگرمی، آموزش از راه دور و تشخیصی پزشکی دارد. اصول توضیح داده شده دارای تأثیرات بالقوه ­ای در گسترش اجزای هولوگرافیک تطبیق پذیر و همه کاره است و پیشرفت­های بلند پروازانه در زمینه ­ی برچسب های ضد جعل­سازی، برچسب­های امنیتی، کدهای شناسایی و غیره را پی­ ریزی می­کند.