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三维电视等产品在近两年前得到了消费电子和娱乐产业的大力营销推广,但该技术仍存在重大局限性。尽管日本已开始出现无需眼镜的电视,但在电视屏幕和电脑显示器上实现无需眼镜的 3D 技术被认为是激发消费者对新型消费电子产品广泛兴趣的关键,但在很大程度上,观众仍然需要佩戴眼镜才能体验立体 3D 图像。
无需眼镜的 3D 技术在智能手机和便携式游戏设备等较小屏幕上已取得更大的成功。但这些 LCD 必须背光才能正常工作——这会大量消耗电池电量,并限制了设备的小型化。
现在,韩国的一个研究团队正在开发一种使用微型棱镜的自动立体 3D 方法,这将使观众无需眼镜即可在有机发光二极管 (OLED) 屏幕上看到三维图像。由于 OLED 不需要背光——它们的照明来自响应电流而发光的有机化合物——因此它们可以比 LCD 更薄、更轻、更柔韧。这项创新在8 月 30 日出版的《自然通讯》杂志上发表的一篇论文中进行了详细介绍。(《大众科学》是自然出版集团的一部分。)
来自首尔国立大学、Act 公司和 Minuta Technology 的研究人员使用排列在屏幕上的微型棱镜阵列来创建滤光片,以定向引导光线。研究人员使用这种棱镜阵列(他们将其称为 lucius 棱镜,源自拉丁语,意为“闪耀而明亮”)能够在屏幕上显示一个物体,该物体只能从特定角度观看时才能看到。他们还能够操纵光强度,从而从同一屏幕显示两个截然不同的图像——一个给观看者的左眼,另一个给右眼。将两个图像一起观看会产生深度感,大脑会将其感知为 3D,而无需特殊眼镜镜片的帮助。(点击此处查看纽约大学计算机科学教授 肯·珀林 创建的互动图形,说明自动立体显示原理。)
论文中描述的 lucius 棱镜阵列是一个四厘米见方的正方形,但研究人员估计尺寸可以扩大到智能手机屏幕甚至视频显示器的尺寸。棱镜阵列由光固化聚氨酯丙烯酸酯 (PUA) 制成,但首尔国立大学化学与生物工程学院教授、该项目研究人员 Hyunsik Yoon 表示,可以使用任何类型的透明聚合物。
另一种无需眼镜的 3D 方法是生成 3D 全息图。亚利桑那大学光学科学学院 (OSC) 的研究人员在图森亚利桑那州,去年报道称,他们开发了一种技术,可以使用激光每两秒钟将此类全息图写入并重写到光折变聚合物上。尽管通过这种全息图像实现流体运动仍然难以捉摸,但 OSC 的脉冲激光可以将信息写入全息像素阵列(或 hogels),这些像素阵列通过显示物体的不同侧面(取决于观看者相对于全息图的角度)来传达三维深度。据 OSC 光子学和激光主席 纳赛尔·佩伊甘巴里安 称,它可以用于提供完整的视差——观看者不仅可以左右移动,还可以上下移动以看到不同的视角。
Yoon 指出了他的工作与 OSC 工作的区别:“佩伊甘巴里安所做的工作是关于全息图类型的自动立体 3D 显示。尽管这可能是 3D 显示的最终目标,但我们的光学薄膜可以通过简单地将薄膜贴在显示面板上来用于商业化的 LCD 和 OLED 设备。”Yoon 补充说,3D 显示器的分辨率可以通过 OLED 行业已开发的荫罩技术来提高,该技术用于将材料沉积在选定区域。然而,对荫罩蒸镀的一个批评是,它不能很好地扩展到大尺寸屏幕,并且不利于大批量生产,尽管这对于 Yoon 和他的同事 (pdf) 来说可能还不是问题。
除了 Yoon 和 OSC 进行的研究外,3M 光学系统部门在 2009 年宣布,它已为手持设备开发了一种 3D 光学薄膜,该薄膜使移动电话、游戏和其他手持设备无需眼镜即可实现自动立体 3D 观看。Yoon 说,首尔国立大学的工作与 3M 的工作不同之处在于,3M 薄膜不能用于没有背光单元的 OLED 设备。
智能手机制造商已经在全球范围内将 3D 手机推向市场。HTC EVO 3D 和 LG Optimus 3D 配备 11 厘米显示屏,使用视差屏障屏幕来提供 3D 效果。这种屏幕由精密狭缝制成,允许每只眼睛看到一组不同的像素。当放置在 LCD 前面时,该屏幕使用视差效应(每只眼睛从略微不同的角度观看物体)产生深度感。不幸的是,这种方法要求观看者必须以非常特定的角度观看屏幕才能体验 3D 效果。