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(dú)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(gè)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(yàn)

去年初夏，在環(huán)球?qū)＞W(wǎng)會(huì)議上，廣州電子七所李進(jìn)良教授作《專業(yè)移動(dòng)通信應(yīng)移植公眾移動(dòng)通信技術(shù)》報(bào)告，會(huì)后我拜訪李老時(shí)，李老拿出帶來(lái)的VR眼鏡，讓我欣賞一個(gè)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(zhǎng)，百合花含苞怒放，長(zhǎng)達(dá)一月的自然生長(zhǎng)周期此刻壓縮成幾十秒鐘生態(tài)呈現(xiàn)，令人驚嘆。后來(lái)幾次會(huì)議，我都要到李老的住處，饒有興致欣賞這個(gè)免費(fèi)的立體電影，一個(gè)又一個(gè)，一點(diǎn)也不感到眩暈。李老的謙虛告訴我，這就是南開(kāi)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(huì)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(jìn)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(guò)，現(xiàn)場(chǎng)讓大家欣賞這種立體眼鏡的奇特效果。與會(huì)者普遍認(rèn)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(wú)比。過(guò)去畫(huà)面上容易出現(xiàn)的馬賽克現(xiàn)象、戴上眼鏡后的暈眩感覺(jué)在這里全沒(méi)出現(xiàn)。有位工程師激動(dòng)地說(shuō)：“通過(guò)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(lái)，真讓人覺(jué)得已經(jīng)進(jìn)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(huì)有如此不一般的特色？我就請(qǐng)教李老，老先生打開(kāi)手機(jī)上左右并列的兩張像片，這是丁老的女兒在美國(guó)科羅拉多大峽谷拍攝的，初看兩張一樣，也沒(méi)什么吸引人的特色。但是一放進(jìn)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(lái)是坐在懸崖的邊上，給人一種推一推就會(huì)掉進(jìn)萬(wàn)丈深淵的驚心動(dòng)魄的視覺(jué)感受。我很奇怪，這是怎么回事呢？

李老讓我再仔細(xì)看看這兩張像片，原來(lái)這是用兩部相距65毫米（人眼的距離）的照相機(jī)同時(shí)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(duì)，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(jué)中心處理，才形成立體圖像。明明是兩張像片怎么會(huì)合成一張呢？這就要理解這項(xiàng)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(duì)稱軸區(qū)域成像規(guī)律的學(xué)問(wèn)，與180年前德國(guó)科學(xué)家高斯研究透鏡旋轉(zhuǎn)對(duì)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(yuǎn)鏡、電子顯微鏡以及射電天文望遠(yuǎn)鏡的理論基礎(chǔ)，可以指導(dǎo)人們將實(shí)物不失真地放大、拉近來(lái)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(wú)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(lèi)的視覺(jué)機(jī)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(dú)樹(shù)一幟，成像的質(zhì)量遠(yuǎn)超過(guò)一般產(chǎn)品。

經(jīng)過(guò)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(jī)顯示屏放進(jìn)VR盒子后與眼睛的距離不大，理論計(jì)算所要求的透鏡偏心距也不大，大約毫米量級(jí)，靠移動(dòng)二透鏡的間距，特別是人眼有調(diào)節(jié)功能，就像人們看“畫(huà)中畫(huà)”那樣用“對(duì)眼法”即將雙眼向鼻尖方向靠攏對(duì)畫(huà)面凝視一陣就可以從隨機(jī)點(diǎn)圖中看出隱藏其中的立體畫(huà)來(lái)，這實(shí)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(lèi)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(gè)人立體影院的特色

由丁守謙、李進(jìn)良二位教授發(fā)明的雙屏個(gè)人立體影院，已獲發(fā)明專利，專利號(hào)：201410554496.7，并做出樣機(jī)，經(jīng)SID北京分會(huì)推薦于5月20日赴美洛杉磯參加SID大會(huì)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(jiǎn)單介紹一下這種立體眼鏡的各項(xiàng)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(wú)需另戴專用的立體眼鏡（如偏振光眼鏡、液晶快門(mén)眼鏡），只要人眼靠近觀察窗口觀看即可，故嚴(yán)格地說(shuō)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(wú)論原來(lái)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(shù)脂制成，故亮度最高；在光學(xué)設(shè)計(jì)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(jué)的程度；而且是由左、右眼兩路圖像直接合成，有互補(bǔ)作用，能看出更多細(xì)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(wú)源系統(tǒng)，無(wú)“發(fā)閃”及“串?dāng)_”等問(wèn)題。故就成像質(zhì)量而言目前可高居首位。并且圖像已進(jìn)行適當(dāng)放大，可達(dá)到相當(dāng)室內(nèi)120英寸立體電視畫(huà)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(guó)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(gè)攝像頭拍攝的3D格式。也可收視國(guó)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(gè)人立體影院發(fā)展成多功能的一體機(jī)

戴上立體眼鏡，就是一個(gè)個(gè)人立體電影院，這種影院與4G通信系統(tǒng)結(jié)合（在5G時(shí)將與5G相結(jié)合），形成了一個(gè)可實(shí)時(shí)拍攝、發(fā)送、接收、存儲(chǔ)、播放的3D一體機(jī)，也可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、WiFi、藍(lán)牙等實(shí)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(tái)。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(shí)（VR），增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR），立體物聯(lián)網(wǎng)、郵購(gòu)、婚紗攝影（立體寫(xiě)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(shí)唯一能保持灰度等級(jí)不受損失等特點(diǎn)，還將在醫(yī)療成像中發(fā)揮無(wú)可替代的作用。

6.性能價(jià)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(guó)外同類(lèi)的產(chǎn)品采用同一節(jié)目類(lèi)比，還略勝一籌。現(xiàn)又改進(jìn)，其優(yōu)點(diǎn)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(chǎng)景。此外價(jià)格還遠(yuǎn)低于國(guó)際同類(lèi)產(chǎn)品（例如索尼第三代頭戴顯示器HMZ-T3W），達(dá)到一般大眾能接受的水平，故性價(jià)比高。

世界本來(lái)是立體的。“好雨知時(shí)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(zhǎng)期以來(lái)無(wú)法滿足立體傳輸與顯示的千古難題得以破解。他們的這項(xiàng)發(fā)明，是還原世界本來(lái)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(shí)機(jī)。