美科學(xué)家研制新型3D顯示器無需佩戴眼鏡

北京時(shí)間4月2日消息，據(jù)澳大利亞廣播公司(ABC)報(bào)道，在上世紀(jì)70年代的科幻大片《星球大戰(zhàn)》中，機(jī)器人R2-D2投射出來的萊婭公主全息影像給觀眾留下深刻印象?，F(xiàn)在，美國科學(xué)家在圖像三維顯示技術(shù)的道路上又往前邁進(jìn)一步。他們研制出一種新型三維圖像顯示器，無需佩戴特殊的眼鏡，可用于手機(jī)、平板電腦和手表。
 
與喬治-盧卡斯在《星球大戰(zhàn)》中展現(xiàn)的全息投影不同，美國科學(xué)家研制的小型3D顯示器原型采用扁平背投設(shè)計(jì)，利用一種衍射光學(xué)技術(shù)顯示三維圖像，可以從多個(gè)角度觀看。研究小組領(lǐng)導(dǎo)人、加利福尼亞州大學(xué)帕洛阿爾托惠普實(shí)驗(yàn)室的大衛(wèi)-法塔爾在接受《自然》雜志采訪時(shí)表示：“如果顯示地球的3D圖像同時(shí)讓北極從屏幕上彈出，你只需轉(zhuǎn)動(dòng)頭部，從不同角度觀察顯示屏，就能看到地球上的任何一個(gè)國家。”
 
衍射光學(xué)技術(shù)能夠應(yīng)對人類解剖學(xué)結(jié)構(gòu)帶來的挑戰(zhàn)。人類看到的世界是立體的，這也就意味著兩只眼睛看到的圖像存在微小差異，因?yàn)閮芍谎劬ο喔袅舜蠹s6厘米。兩維顯示屏顯示的是平面圖像，意味著兩眼看到的是相同的圖像，如果達(dá)到3D效果，必須讓兩眼看到的圖像略微存在差異。
 
3D眼鏡的兩個(gè)鏡片以不同的方向讓光線偏振或者讓兩個(gè)鏡片采用不同的顏色——紅色和綠色。在*種情況中，顯示屏顯示兩個(gè)同步圖像，偏振存在差異；第二種情況中，兩個(gè)圖像擁有紅色和綠色輪廓。當(dāng)前的裸眼3D系統(tǒng)使用微透鏡或者視差光柵向每只眼睛傳輸一幅圖像。不過，這種方式呈現(xiàn)的3D效果帶有局限性，觀察者只有處在一個(gè)狹窄的區(qū)域才能看到3D效果。
 
《星球大戰(zhàn)》中的全息技術(shù)無疑是*選擇，但在目前，科學(xué)家還無法讓全息技術(shù)做到以正常的視頻速度顯示圖像。這種全息影像需要的像素密度。美國科學(xué)家研制的新型裸眼3D多角度顯示器采用背投技術(shù)，表面蝕刻出微型折射器。每個(gè)折射器以特定的方向傳輸個(gè)體光點(diǎn)，這些個(gè)體像素匯聚到一切形成不同圖像，傳輸給每一只眼睛。
 
科學(xué)家演示的原型能夠從4個(gè)不同觀察方向傳輸光線，可在米內(nèi)呈現(xiàn)3D效果，觀察角度達(dá)到90度。演示中，科學(xué)家使用花朵、烏龜和企業(yè)LOG的圖像和視頻(每秒30幀)對他們研制的顯示器進(jìn)行了測試。他們表示當(dāng)前的設(shè)計(jì)可以放大，從64個(gè)不同觀察方向傳輸光線，進(jìn)一步擴(kuò)大觀察區(qū)。如果使用具有高折射率的材料，觀察區(qū)的范圍可接近80度。法塔爾說：“當(dāng)前的原型*透明，我們認(rèn)為即使使用調(diào)節(jié)裝置提高視頻播放速度，我們?nèi)阅茏屍聊槐３趾芨叩耐该鞫取?rdquo;
 
劍橋大學(xué)計(jì)算機(jī)專家尼爾-多德格森表示科學(xué)家仍需要克服很多挑戰(zhàn)，才能讓這一系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。美國科學(xué)家的裸眼3D顯示器像素小于當(dāng)前的移動(dòng)設(shè)備，他們?nèi)孕柽M(jìn)行更多研究以保證畫質(zhì)。另一個(gè)挑戰(zhàn)是如何實(shí)現(xiàn)大批量并且確?？煽啃裕@可能需要幾年時(shí)間。此外，為提供多幅圖像而進(jìn)行內(nèi)容的3D拍攝所需的費(fèi)用也是一個(gè)不得不考慮的問題。多德格森說：“此外還有一個(gè)比較含糊的問題，那就是人類需要或者希望擁有3D顯示器嗎？時(shí)間會(huì)告訴我們答案。”