美科学家研制新型3D显示器无需佩戴眼镜

海龟的全息图是用美国科学家开发的新技术展示的。

北京时间4月2日，据澳大利亚广播公司报道，在20世纪70年代的科幻大片《星球大战》中，机器人R2-D2投射的莱娅公主的全息图像给观众留下了深刻的印象。现在，美国科学家在发展三维图像显示技术方面又向前迈进了一步。他们已经开发出一种新型的三维图像显示器，可以用在手机、平板电脑和手表上，而不需要戴特殊的眼镜。

与乔治·卢卡斯在《星球大战》中展示的全息投影不同，美国科学家开发的小型3D显示器的原型采用了平面背投设计，并使用衍射光学技术来显示可以从多个角度观看的3D图像。加州大学帕洛阿尔托分校惠普实验室负责人、研究团队负责人大卫·法塔尔(David Fatal)在接受《自然》杂志采访时表示:“如果地球的3D图像被显示出来，而北极同时从屏幕上弹出，你只需转过头，从不同角度看屏幕，就能看到地球上的任何一个国家。”

衍射光学技术可以应对人体解剖学带来的挑战。人类看到的世界是三维的，这意味着两只眼睛看到的图像之间有细微的差别，因为两只眼睛相距大约6厘米。二维显示屏显示平面图像，这意味着两只眼睛看到的是同一幅图像。如果达到3D效果，两只眼睛必须看到稍微不同的图像。

3D眼镜的两个透镜将光偏振到不同的方向，或者让这两个透镜采用不同的颜色——红色和绿色。在第一种情况下，显示屏显示具有不同偏振的两个同步图像。在第二种情况下，两个图像具有红色和绿色轮廓。当前的裸眼3D系统使用微透镜或视差光栅向每只眼睛传输图像。然而，以这种方式呈现的3D效果有局限性。观察者只能在狭窄的区域看到3D效果。

《星球大战》中的全息技术无疑是最佳选择，但目前，科学家无法让全息技术以正常的视频速度显示图像。这张全息图像每英寸需要巨大的像素。由美国科学家开发的新裸眼3D多角度显示器使用背投技术，表面蚀刻有微折射镜。每个折射镜在特定的方向上透射单个光点，这些单个像素会聚形成不同的图像以透射到每只眼睛。

科学家展示的原型可以从14个不同的观察方向传输光线，并且可以在1米内以90度的视角呈现三维效果。在演示中，科学家用花卉、海龟和企业日志(每秒30帧)的图像和视频测试了他们的显示器。他们说，目前的设计可以扩大到64个不同的观察方向，进一步扩大了观察范围。如果使用具有高折射率的材料，观察区域的范围可以接近180度。致命说:“目前的原型完全透明。我们认为，即使我们使用调整设备来提高视频播放速度，我们仍然可以保持屏幕非常透明。”

剑桥大学的计算机专家尼尔·道奇森说，在该系统商业化之前，科学家们仍然需要克服许多挑战。美国科学家拥有比当前移动设备更小的裸眼3D显示像素，他们仍然需要做更多的研究来确保图像质量。另一个挑战是如何实现大规模生产并确保可靠性，这可能需要几年时间。此外，对内容进行3D拍摄以提供多个图像的成本也是必须考虑的问题。道奇森说:“还有一个相当模糊的问题，那就是，人类需要或希望拥有3D显示器吗？时间会告诉我们答案。”阅读更多关于外国媒体的报道