美科学家研制新型3d显示器无需佩戴眼镜

一只乌龟的全息图，采用美国科学家研发的新技术显示

据澳大利亚广播公司(abc)报道，在上世纪70年代的科幻大片《星球大战》中，机器人r2-d2投射出来的莱娅公主全息影像给观众留下深刻印象。现在，美国科学家在研发图像三维显示技术的道路上又往前迈进一步。他们研制出一种新型三维图像显示器，无需佩戴特殊的眼镜，可用于手机、平板电脑和手表。

与乔治-卢卡斯在《星球大战》中展现的全息投影不同，美国科学家研制的小型3d显示器原型采用扁平背投设计，利用一种衍射光学技术显示三维图像，可以从多个角度观看。研究小组领导人、加利福尼亚州大学帕洛阿尔托惠普实验室的大卫-法塔尔在接受《自然》杂志采访时表示：“如果显示地球的3d图像同时让北极从屏幕上弹出，你只需转动头部，从不同角度观察显示屏，就能看到地球上的任何一个国家。”

衍射光学技术能够应对人类解剖学结构带来的挑战。人类看到的世界是立体的，这也就意味着两只眼睛看到的图像存在微小差异，因为两只眼睛相隔了大约6厘米。两维显示屏显示的是平面图像，意味着两眼看到的是相同的图像，如果达到3d效果，必须让两眼看到的图像略微存在差异。

3d眼镜的两个镜片以不同的方向让光线偏振或者让两个镜片采用不同的颜色——红色和绿色。在第一种情况中，显示屏显示两个同步图像，偏振存在差异;第二种情况中，两个图像拥有红色和绿色轮廓。当前的裸眼3d系统使用微透镜或者视差光栅向每只眼睛传输一幅图像。不过，这种方式呈现的3d效果带有局限性，观察者只有处在一个狭窄的区域才能看到3d效果。

《星球大战》中的全息技术无疑是最佳选择，但在目前，科学家还无法让全息技术做到以正常的视频速度显示图像。这种全息影像需要极大的像素密度。美国科学家研制的新型裸眼3d多角度显示器采用背投技术，表面蚀刻出微型折射器。每个折射器以特定的方向传输个体光点，这些个体像素汇聚到一切形成不同图像，传输给每一只眼睛。

科学家演示的原型能够从14个不同观察方向传输光线，可在1米内呈现3d效果，观察角度达到90度。演示中，科学家使用花朵、乌龟和企业log的图像和视频(每秒30帧)对他们研制的显示器进行了测试。他们表示当前的设计可以放大，从64个不同观察方向传输光线，进一步扩大观察区。如果使用具有高折射率的材料，观察区的范围可接近180度。法塔尔说：“当前的原型完全透明，我们认为即使使用调节装置提高视频播放速度，我们仍能让屏幕保持很高的透明度。”

剑桥大学计算机专家尼尔-多德格森表示科学家仍需要克服很多挑战，才能让这一系统实现商业化。美国科学家的裸眼3d显示器像素小于当前的移动设备，他们仍需进行更多研究以保证画质。另一个挑战是如何实现大批量生产并且确保可靠性，这可能需要几年时间。此外，为提供多幅图像而进行内容的3d拍摄所需的费用也是一个不得不考虑的问题。多德格森说：“此外还有一个比较含糊的问题，那就是人类需要或者希望拥有3d显示器吗?时间会告诉我们答案。”