美科學家研制新型3D顯示器無需佩戴眼鏡

北京時間4月2日消息，據澳大利亞廣播公司(ABC)報道，在上世紀70年代的科幻大片《星球大戰》中，機器人R2-D2投射出來的萊婭公主全息影像給觀眾留下深刻印象。現在，美國科學家在圖像三維顯示技術的道路上又往前邁進一步。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、平板電腦和手表。
 
與喬治-盧卡斯在《星球大戰》中展現的全息投影不同，美國科學家研制的小型3D顯示器原型采用扁平背投設計，利用一種衍射光學技術顯示三維圖像，可以從多個角度觀看。研究小組領導人、加利福尼亞州大學帕洛阿爾托惠普實驗室的大衛-法塔爾在接受《自然》雜志采訪時表示：“如果顯示地球的3D圖像同時讓北極從屏幕上彈出，你只需轉動頭部，從不同角度觀察顯示屏，就能看到地球上的任何一個國家。”
 
衍射光學技術能夠應對人類解剖學結構帶來的挑戰。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，因為兩只眼睛相隔了大約6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眼鏡的兩個鏡片以不同的方向讓光線偏振或者讓兩個鏡片采用不同的顏色——紅色和綠色。在*種情況中，顯示屏顯示兩個同步圖像，偏振存在差異；第二種情況中，兩個圖像擁有紅色和綠色輪廓。當前的裸眼3D系統使用微透鏡或者視差光柵向每只眼睛傳輸一幅圖像。不過，這種方式呈現的3D效果帶有局限性，觀察者只有處在一個狹窄的區域才能看到3D效果。
 
《星球大戰》中的全息技術無疑是*選擇，但在目前，科學家還無法讓全息技術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。美國科學家研制的新型裸眼3D多角度顯示器采用背投技術，表面蝕刻出微型折射器。每個折射器以特定的方向傳輸個體光點，這些個體像素匯聚到一切形成不同圖像，傳輸給每一只眼睛。
 
科學家演示的原型能夠從4個不同觀察方向傳輸光線，可在米內呈現3D效果，觀察角度達到90度。演示中，科學家使用花朵、烏龜和企業LOG的圖像和視頻(每秒30幀)對他們研制的顯示器進行了測試。他們表示當前的設計可以放大，從64個不同觀察方向傳輸光線，進一步擴大觀察區。如果使用具有高折射率的材料，觀察區的范圍可接近80度。法塔爾說：“當前的原型*透明，我們認為即使使用調節裝置提高視頻播放速度，我們仍能讓屏幕保持很高的透明度。”
 
劍橋大學計算機專家尼爾-多德格森表示科學家仍需要克服很多挑戰，才能讓這一系統實現商業化。美國科學家的裸眼3D顯示器像素小于當前的移動設備，他們仍需進行更多研究以保證畫質。另一個挑戰是如何實現大批量并且確保可靠性，這可能需要幾年時間。此外，為提供多幅圖像而進行內容的3D拍攝所需的費用也是一個不得不考慮的問題。多德格森說：“此外還有一個比較含糊的問題，那就是人類需要或者希望擁有3D顯示器嗎？時間會告訴我們答案。”