空中成像：每个人都能成为“钢铁侠”

“也许大家注意到，今天我没有像往常一样拿着讲稿发言。”6月22日，在中国科学技术大学2024年毕业典礼上，校长包信和院士在台上潇洒脱稿演讲。他揭秘道：“这并非我的记忆力陡增，而是得益于我校光学专业博士毕业生韩东成的助力。”他说的“助力”，是指东超科技青年团队自主研发的“空中成像提词器”，它能使演讲稿在校长面前的空气中清晰成像，而不被其他人所见。更为神奇的是，人们还可以在“像”上直接交互，就像电影《钢铁侠》里的场景一样。

一块神奇的玻璃，让科幻成为现实

还记得电影《钢铁侠》里的超级英雄托尼·史塔克吗？他在超级酷炫的工作台旁，一只手拿着一个平板，另一只手只要一挥，就能把平板上的内容投射到空气中，还可以在空气中对它们进行旋转、放大等自由操控。如今，借助东超科技自主研发的“无介质空中悬浮成像”技术，这样的场景已经成为了现实。

这项技术的核心材料，是一块看似和普通玻璃无异的光学材料——负折射平板透镜。它是具备光学负折射特性的微型阵列结构，按此结构制作的平板透镜可周期性地改变光路，产生负折射，不需借助曲面就可以实现光的聚焦。在光源光线发散角内的所有光线，经过平板透镜后会相应收敛到光源以平板切面为轴的轴对称位置，从而得到一个1∶1的实像，实现“空中成像”。

借助透镜，可以实现空中成像的效果；要想实现手势交互，还需要结合单边红外传感器。这款产品应用红外Vcsel激光感光阵列，将多组红外激光信号照射到空气中，形成一个感光平面。当有物体进入感光平面时，可以通过传感器接收的信号计算出物体在感应区域的位置。

负折射平板透镜+单边红外传感器，完整构成了“无介质空中悬浮成像”技术（又称“可交互空中成像”）。这项技术将传统的显示方式从屏幕和投影墙拓展到空气中，提供了一种全新的、直观的人机交互体验。

颠覆性技术创新，让显示从此大不同

作为一种全新的显示和交互技术，其相较传统显示技术，展现出诸多独特优势和创新点。这些特性不仅极大地提升了用户体验，还颠覆性地改变了传统显示技术的展现形态，让显示和交互从此大不同。

成像摆脱介质依赖：传统显示技术通常依赖于屏幕、投影墙或其他物理介质来呈现图像。而“无介质空中悬浮成像”技术通过负折射平板透镜，实现了光线的聚焦和成像，图像可以直接在空气中成像，彻底摆脱了对物理介质的依赖，不再受限于物理屏幕的大小和形状。

空中画面裸眼可视：观看借助负折射平板透镜在空气中形成的图像，无需佩戴任何特殊设备。这种裸眼可视的特性极大地提高了便捷性和可用性。这一特点让“无介质空中悬浮成像”技术在展览展示等领域拥有广泛的应用前景。

真正的可交互成像：通过结合单边红外传感器技术，这种成像不仅能在空气中呈现图像，还可以实现与图像的互动。当用户的手势或物体进入感应平面时，传感器可以精确捕捉位置，并将这些信息反馈到系统中，从而实现对空中图像的操控。这种互动方式不仅提升了用户体验，还为人机交互提供了更为直观和自然的解决方案。

未来已来，空中成像应用就在身边

非接触式医疗自助机已经在各大医院门诊投入使用，用户点击空中屏幕，就能完成挂号、预约、缴费等一系列操作。此外，新增空中读卡、智能调角等创新功能，有效避免“人—物—人”式交叉感染风险。

启动汽车，仪表盘在空中浮现；语音呼唤，悬浮精灵暖心回应；点击空气屏，娱乐系统轻松操控……这样的全息汽车座舱，不再是未来的畅想，已经成为现实。

在浙江、福建、安徽等省的居民小区里，“非接触式智慧垃圾房”陆续上岗，只要在空中轻轻一点，对应的垃圾分类窗口就会自动打开，使得垃圾投递更加方便、卫生。

家电也不再是单一的功能性产品，而是在前沿科技的赋能下，向智能化、多元化的方向迅速发展。如非接触式智能集成灶，用户只需要轻触空气中的虚拟屏幕即可完成操作，不会将水渍与油污抹到触摸屏上，让我们的厨房生活更便捷。

在城市展览馆，传统的展览方式通常仅限于平面投影或屏幕展示，无法满足人们对更深入、更个性化文化体验的追求。在山东博物馆、河北博物馆，搭载“无介质空中悬浮成像”技术的文物展示台让古老文物“活”了起来。游客通过点击空中画面，既可查询馆内重点展品的信息，还可全方位观看立体文物模型，历史厚重感得到现代科技感的加持，令游客咂舌不已。

在科技迅速发展的时代，每个人都可能成为“钢铁侠”，用智慧和勇气做出改变世界的创新。随着“无介质空中悬浮成像”技术的广泛应用，科技的力量让我们看到了无限可能性，从民生工程到日常生活，这项技术正在各个领域展现出独特的魅力和价值。

科学家和工程师们正是推动这一切的中坚力量。经过无数个日日夜夜的努力，他们克服了一个又一个技术难题，使科幻电影中的场景成为现实。他们的探索和创新，让科技产品更加人性化和智能化，让我们的生活变得更加便捷和高效。希望你也能坚定自己的方向，通过努力奔赴自己的热爱与理想！

作者单位 安徽建筑大学