科幻电影中的悬浮透明屏幕，已经走进了现实！

出品：科普中国

作者：赵曼宇（中国科学技术大学）

监制：中国科普博览

还记得《钢铁侠》中托尼·史塔克那酷炫的工作台吗？他只需轻轻一挥手，就能将平板上的内容投射到空气中，并在空气中对它们进行旋转、放大和自由操控。

如今，借助我国科研人员的自主研发，这样的场景已经不再是遥不可及的梦想，而是成为触手可及的现实。

2024年的6月22日，在中国科学技术大学的毕业典礼上，校长包信和院士就以一种不同寻常的方式进行了发言——他没有像往常一样拿着演讲稿，而是使用了一种“空中成像提词器”，实现了“潇洒脱稿”演讲。

中国科学技术大学校长在毕业典礼上用神器脱稿演讲：空中直接成像，仅正面使用者可见

（图片来源：搜狐新闻）

这一场景被视频记录下来并在网上传播后，立刻引起了广大网友的关注和热议，许多网友纷纷感叹，仿佛科幻电影中的场景走进了现实。

能实现空中成像，是一种什么技术？

包信和院士的“空中成像提词器”背后，其实是可交互式空中成像技术。可交互式空中成像技术，又称可交互空气成像技术或可交互全息空气影像技术，是一种全新的显示和交互技术。

它基于光场重构原理，利用光波导的空中成像方法，通过一种具有负折射功能的新型材料——负折射平板透镜，将原本发散至空间各处的光线在空气中重新汇聚，形成无需任何实体介质承载的真实三维图像。

这项可交互式空中成像技术的核心主要分为三大块：光源、负折射平板透镜以及交互传感器。其中，成像和交互是这项技术的两大关键要素。

成像的核心在于负折射平板透镜，这块神奇的玻璃应用了光场重构原理，能够将发射的光线在空中重新汇聚。

负折射平板透镜原理

（图片来源：作者提供）

从而形成不需要介质承载的实像。在物理学中，入射光线与折射光线通常会分布在光学界面的法线两侧。然而，在负折射平板透镜的作用下，原像和实像却能够在法线的同一侧呈现，就像是在法线的位置又安装了一个反射镜一样，从而形成了我们现在所看到的空中成像。

那么，交互又是如何实现的呢？这就需要提到另一个神器——单边红外传感器。它将多组红外激光信号照射到空气中，形成一个感应平面。当有物体进入这个感应平面时，单边红外传感器能够迅速感知并进行指令反馈。因此，我们只需要在空中进行操作，就能够实现与图像的交互。

可交互式空中成像，有什么应用？

与传统的显示技术相比，可交互式空中成像技术具有显著的优势。首先，它打破了屏幕的限制，实现了真正的无介质成像，使得图像可以悬浮在空中，为用户带来更加沉浸式的视觉体验。其次，通过先进的交互控制技术，用户可以直接与悬浮在空中的实像进行实时互动，这种非接触式的交互方式不仅更加直观和高效，还避免了因实物接触而产生的交叉感染等问题。

具体的应用也得益于它的优势，比如，在医院里，患者可以通过点击空中屏幕来实现预约、挂号、缴费等一系列操作；在公共设施方面，公共电梯、智慧交通、智慧垃圾房等也都陆续采用了无接触式操作方式，既不影响操作又极大地避免了人体接触，使操作更加方便卫生；在工程安全领域，这项技术可有效规避静电尘埃、水渍等因素对精密操作设备的影响，大幅提升了工程作业中的安全性能和效率。

结语

回望过去，一百年前，我们的先辈曾幻想过可视的电话、会飞的汽车和无所不在的机器人；三十年前，我们也在科幻电影中描绘过未来的样子。然而，当我们真正将科幻电影中的画面拿到现实中来时，才深刻理解了那句话：“科技——让生活更美好”。或许，我们投出的不仅仅是一张张操作界面，更是一个个美好生活的瞬间，这就是科技的力量！