姚文良

去年有幸看到一款立體眼鏡，這是基于丁守謙教授獨創(chuàng)的非近軸光學(xué)理論衍生的發(fā)明，讓眼鏡能準(zhǔn)確反映物體的三個維度，在色彩、清晰度、景深等方面彰顯了眾多不同的精彩。

我的親身體驗

去年初夏，在環(huán)球?qū)＞W(wǎng)會議上，廣州電子七所李進良教授作《專業(yè)移動通信應(yīng)移植公眾移動通信技術(shù)》報告，會后我拜訪李老時，李老拿出帶來的VR眼鏡，讓我欣賞一個視頻節(jié)目。

放映的是一段生物電影，水珠滴到湖面，激起一圈一圈的漣漪；碧綠的劍蘭冉冉生長，百合花含苞怒放，長達一月的自然生長周期此刻壓縮成幾十秒鐘生態(tài)呈現(xiàn)，令人驚嘆。后來幾次會議，我都要到李老的住處，饒有興致欣賞這個免費的立體電影，一個又一個，一點也不感到眩暈。李老的謙虛告訴我，這就是南開大學(xué)丁守謙教授發(fā)明的3D眼鏡。我感到這么美好的發(fā)明應(yīng)該讓更多的人分享，于是竭力推薦給深圳市老年科技協(xié)會舉辦一次自主創(chuàng)新大講堂。

去年11月4日，深圳市特邀丁守謙和李進良兩位教授，在深圳科學(xué)館，為老年科技工作者介紹他們的創(chuàng)新經(jīng)過，現(xiàn)場讓大家欣賞這種立體眼鏡的奇特效果。與會者普遍認為，立體眼鏡的成像清晰逼真，景物在眼鏡里明亮奪目，色彩璀璨無比。過去畫面上容易出現(xiàn)的馬賽克現(xiàn)象、戴上眼鏡后的暈眩感覺在這里全沒出現(xiàn)。有位工程師激動地說：“通過立體視頻，我們看到了高山的雄偉，海底的神秘，大自然的多姿多彩變得觸手可及，讓人陶醉、使人舒心，突然，空中一只粉蝶迎面撲來，真讓人覺得已經(jīng)進入了人間仙境?！?/p>

為什么丁氏立體眼鏡這么神奇？

這種立體眼鏡為什么會有如此不一般的特色？我就請教李老，老先生打開手機上左右并列的兩張像片，這是丁老的女兒在美國科羅拉多大峽谷拍攝的，初看兩張一樣，也沒什么吸引人的特色。但是一放進VR盒子后，兩眼湊近一看，奇跡出現(xiàn)了，變成了一張，女人原來是坐在懸崖的邊上，給人一種推一推就會掉進萬丈深淵的驚心動魄的視覺感受。我很奇怪，這是怎么回事呢？

李老讓我再仔細看看這兩張像片，原來這是用兩部相距65毫米（人眼的距離）的照相機同時拍攝的，相當(dāng)左眼位置拍攝的左像片左邊的景物多一些，相當(dāng)右眼位置拍攝的右像片右邊的景物多一些，略有差異，就叫做像對，人的左右眼的視網(wǎng)膜上也是這么兩張大同小異的像片，經(jīng)視神經(jīng)傳輸?shù)饺四X的視覺中心處理，才形成立體圖像。明明是兩張像片怎么會合成一張呢？這就要理解這項發(fā)明所依據(jù)的原理，丁教授創(chuàng)建的非近軸光學(xué)理論是研究偏離透鏡旋轉(zhuǎn)對稱軸區(qū)域成像規(guī)律的學(xué)問，與180年前德國科學(xué)家高斯研究透鏡旋轉(zhuǎn)對稱軸區(qū)域成像規(guī)律的光學(xué)不同。高斯光學(xué)是顯微鏡、望遠鏡、電子顯微鏡以及射電天文望遠鏡的理論基礎(chǔ)，可以指導(dǎo)人們將實物不失真地放大、拉近來觀看。而3D成像要求左像片與右像片的虛像必須不失真地在適當(dāng)位置完全重合成原物，也就是要求左像片的虛像向右位移，右像片的虛像向左位移，這樣才有可能重合，位移功能高斯光學(xué)就無能為力了。只有依據(jù)非近軸光學(xué)理論研究的偏心鏡才有可能使虛像不失真地位移，而且要設(shè)法讓左眼只能看到左虛像，右眼只能看到右虛像，這樣的3D顯示就完全是仿生人類的視覺機理，因此非近軸光學(xué)它是形成優(yōu)質(zhì)3D圖像的理論基礎(chǔ)，目前此理論可謂獨樹一幟，成像的質(zhì)量遠超過一般產(chǎn)品。

經(jīng)過李老這么深入淺出的科普，我有些明白了。但我又產(chǎn)生了疑惑，那么市面流行的VR盒子怎么也能看出立體效果呢？李老向我解釋：將手機顯示屏放進VR盒子后與眼睛的距離不大，理論計算所要求的透鏡偏心距也不大，大約毫米量級，靠移動二透鏡的間距，特別是人眼有調(diào)節(jié)功能，就像人們看“畫中畫”那樣用“對眼法”即將雙眼向鼻尖方向靠攏對畫面凝視一陣就可以從隨機點圖中看出隱藏其中的立體畫來，這實際是讓左黑眼珠（相當(dāng)于透鏡鏡頭）向右移，右黑眼珠向左移，起了類似偏心透鏡的作用，正因如此，人眼特別累，這就是市面VR盒子讓人頭暈?zāi)X脹的根本原因。

雙屏個人立體影院的特色

由丁守謙、李進良二位教授發(fā)明的雙屏個人立體影院，已獲發(fā)明專利，專利號：201410554496.7，并做出樣機，經(jīng)SID北京分會推薦于5月20日赴美洛杉磯參加SID大會I-ZONE展覽。

眼鏡能看到物體的三維信息，讓物體活龍活現(xiàn)，讓人與物緊密相聯(lián)，下面讓我們簡單介紹一下這種立體眼鏡的各項特色：

1.準(zhǔn)裸眼觀看，適合8歲以上各年齡段人群。

該發(fā)明無需另戴專用的立體眼鏡（如偏振光眼鏡、液晶快門眼鏡），只要人眼靠近觀察窗口觀看即可，故嚴格地說是屬準(zhǔn)裸眼系統(tǒng)，其觀看非常方便，適合8歲至八九十歲的廣大人群，無論原來是戴（近視、老花）眼鏡的或不戴眼鏡的人都能觀看立體像。

2.成像質(zhì)量最高，屬大屏幕立體像系列

因另辟蹊徑，采用純光學(xué)移位法將左、右眼像直接合成立體像，鏡片系由透光率幾近100%的光學(xué)玻璃或相應(yīng)的透明樹脂制成，故亮度最高；在光學(xué)設(shè)計中已克服了色差，故色彩還原性最好，并使畸變、彗差、球差降至難以察覺的程度；而且是由左、右眼兩路圖像直接合成，有互補作用，能看出更多細節(jié)，且能顯示出金屬、鉆石等的光芒及綢緞面的光澤，圖像清晰逼真。不必使用同步小電池，屬無源系統(tǒng)，無“發(fā)閃”及“串?dāng)_”等問題。故就成像質(zhì)量而言目前可高居首位。并且圖像已進行適當(dāng)放大，可達到相當(dāng)室內(nèi)120英寸立體電視畫面的水平。

3.與標(biāo)準(zhǔn)格式接軌，與各種片源兼容

可收視“左右并排（Side by Side）”這種原始國際標(biāo)準(zhǔn)格式的3D節(jié)目，可直接收看由央視或互聯(lián)網(wǎng)上3D頻道所播放的節(jié)目及各種3D電影節(jié)目，或直接應(yīng)用本裝置所安裝的二個攝像頭拍攝的3D格式。也可收視國際上目前流行的超寬幅（32：9）作上下疊放（Up& Down）的3D節(jié)目。因此，片源十分豐富。

4.個人立體影院發(fā)展成多功能的一體機

戴上立體眼鏡，就是一個個人立體電影院，這種影院與4G通信系統(tǒng)結(jié)合（在5G時將與5G相結(jié)合），形成了一個可實時拍攝、發(fā)送、接收、存儲、播放的3D一體機，也可通過互聯(lián)網(wǎng)、WiFi、藍牙等實現(xiàn)同一目的。

5.應(yīng)用廣泛，可民、可工、可醫(yī)、可軍用

本發(fā)明既可以做成頭戴式，也可以做成手持式或擺放式，屬高清立體顯示的公用平臺。既可以用于觀影，也可根據(jù)不同的需要作各種不同的應(yīng)用，例如立體游戲，虛擬現(xiàn)實（VR），增強現(xiàn)實（AR），立體物聯(lián)網(wǎng)、郵購、婚紗攝影（立體寫真）、公安、消防、交通、科研中均可發(fā)揮其作用。又由于其高清晰、高亮度并能保持3D顯示時唯一能保持灰度等級不受損失等特點，還將在醫(yī)療成像中發(fā)揮無可替代的作用。

6.性能價格比高

該發(fā)明不僅在清哳度、亮度、彩色飽和度、影像尺寸等方面居于世界前列，與國外同類的產(chǎn)品采用同一節(jié)目類比，還略勝一籌?，F(xiàn)又改進，其優(yōu)點更為突出，視角更加闊廣，相當(dāng)于寬屏幕立體影院在前排看到的場景。此外價格還遠低于國際同類產(chǎn)品（例如索尼第三代頭戴顯示器HMZ-T3W），達到一般大眾能接受的水平，故性價比高。

世界本來是立體的?！昂糜曛獣r節(jié)，當(dāng)春乃發(fā)生”，在通信網(wǎng)絡(luò)不斷提速的今天，信息的高速安全傳送已臻于完美，從而讓長期以來無法滿足立體傳輸與顯示的千古難題得以破解。他們的這項發(fā)明，是還原世界本來面目的完整技術(shù)體系，今天正是大力推廣應(yīng)用的最佳時機。