AR初創公司打造超高速全息3D印表機，實現「瞬間造物」

近期，初創公司Daqri開發出一種快速3D列印技術，並依託此技術設計了一種新型的平視顯示器。

Daqri創立於 2010 年，總部位於洛杉磯，專門設計和製造增強現實（AR）設備，在舊金山和英國的米爾頓凱恩斯鎮擁有自己的實驗室。該公司製造與微軟的HoloLens相類似的智能眼鏡，以及車用平視顯示器，而後者已被安裝在超過150,000輛捷豹路虎生產的汽車上。

研究人員向大家展示了利用該技術列印一枚回形針：裝滿膠黏物質的培養皿被置於印表機下，然後開啟光源開關，利用一束明亮的綠色激光照射培養皿中的膠黏物質。不知不覺，培養皿中出現了回形針的輪廓，然後變成實體。

五秒鐘后，回形針被取出、清洗，成品已經能用啦！

加速的原理

製造回形針基本原理就是常規的3-D列印技術，即使用激光將光敏單體固化成固體塑料。現有3D列印技術使用普通激光，對光敏物質進行往複掃描逐層固化，多次掃描后才形成一個整體。此印表機與傳統方法最大的不同，是使用3-D光場（也就是全息圖像）一次完成所有掃描（各部分同時發生固化），所以，它可以使3D列印變得更快。

設備的核心是由Daqri開發的全息晶元，它的最大優勢在於不需要複雜的光學系統就能創建全息圖像：在硅晶片上，使用可調諧晶體格柵來控制激光照到晶元表面后反射光的強度、時間延遲或相位，利用軟體調整晶體，使入射光與反射光形成干涉圖案，最終形成3-D光場！

該團隊已經在實驗中使用他們的晶元，通過將全息圖照射到各種光活化單體的容器中，從而製造出各種形態的固體。目前，就像視頻展現的那樣，能夠在大約五秒鐘內做出類似回形針的小物件，常規3-D印表機則可能要花費數分鐘。

技術優勢

Daqri的首席科學家Seamus Blackley稱：「因整個物體是一次性成形，所以，得到的產品不會有往複掃描過程易形成的「紋理」缺陷，這種紋理會降低材料的強度。而且在逐層掃描時所需的支撐結構也是不必要的，甚至列印較大對象花費的時間與小物件相當。」

尚存的局限

該技術還有一些局限性，即當前的硬體水平僅能製造初淺的對象，例如視頻中的回形針。要想列印更複雜的物體還需繼續放大所用全息晶元的尺寸，公司目前正在計劃對他們的設備進行相應的放大。

3-D列印公司Formlabs的產品負責人DávidLakatos指出，熱量可能會是一個大問題。「聚合是一個放熱過程，」他說，「列印速度更快意味著反應要釋放很多熱量，這就可能導致大件的某一部分發生融化。」這裡的「聚合」指的是光敏液體固化成固體的過程。

其他應用

Daqri的晶元還有其他有趣的應用領域。儘管該公司已經生產了多款增強現實設備，但它計劃使用其全息晶元來製造具有多個信息平面的顯示器。目前，它已有一個平視顯示器的原型機，可以在解析度相當於720p高清屏的水平下，將一幅圖實時渲染到數米遠的擋風玻璃上。

但是真正產生3-D而非平面內容的顯示器屬於計算密集型技術。劍橋大學高等光子與電子研究中心的Daping Chu說：「如果想生成一個1000×1000像素的圖像，需要100萬像素點。若要生成具有相同解析度的3-D圖像，則需要十億個點。道理如此，但在現實中......你的硬體沒有足夠的處理能力。」

現在，Daqri已經利用其雙面設備將可用的處理能力推高到了極限。但是隨著計算能力的不斷提升，公司對3-D實時顯示圖像技術很快會成為現實持非常樂觀的態度。