非傍轴光学发明者丁守谦:3D立体眼镜本不用累眼

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“由于3D真正的成像原理没有人认真地加以研究,导致一些VR低劣产品充斥市场,泛滥成灾。2015年国内的VR厂商蜂拥而上,2016年笫三季度开始,逐渐出现VR寒冬。”11月30日,在Global Tech 2017环球·智能世界大会上,南开大学电子科学系教授、美国SID学会理事丁守谦做《非傍轴光学原理的构建》主题演讲时如是说。

非傍轴光学发明者丁守谦:3D立体眼镜本不用累眼

图:南开大学电子科学系教授、美国SID学会理事丁守谦

丁守谦教授指出,近二十年来一直在思索,究竟怎样的3D图象才能被大众接受,并喜闻乐见,而且又是现实中能实现的?他发现必须满足4个基本条件:首先,必须有完美的左、右眼平面像,这是由原始立体像摄制人完成,这是前提。其次,务必使左眼像及右眼像在眼睛前方的某一合适位置完全重合,否则无法形成立体像。再次,还要保证左眼只能看到左眼像,右眼只能看到右眼像, 否则会产生串扰。最后,在将左眼像及右眼像合成立体像的过程中不能降低原平面像的清晣度、彩色饱和度、原有亮度及对比度。

资料显示,1926年,德国布许(Bush)发现旋转轴对称的磁场对傍轴电子束也可以聚焦成像,即从一点向各方向发出的电子如果斜率不太大,都可以经过这种旋转轴对称场的作用又将会聚到像空间的一点。

作为我国第一批接触电子光学的人,丁教授对此感到惊奇,并受到启发而创建了非傍轴光学。“我通过反向思维考虑,如果把这些非傍轴的光子作为聚焦成像的主力军,将和它十分邻近的电子束看作它的傍轴电子束不是也可以吗?最终可实现光线在虚像空间的位移。即一种通过光学方法而实现位移,使左、右眼像重合而获得理想立体像的最便捷的方法。”丁教授感叹道。

丁教授表示,“这有点像文人雅士写出的一首回文诗,倒过来念既通又美。”

而且就成像质量而言,这优于现在流行的各种方法,并完全满足上述形成完美立体像的4个条件。图像稳定,不得闪砾,要求高到比医疗水平还严格的等级;还能满足人们对更高层次艺术审美情趣的追求。同时也是一种高档三维显示的公用平台,可和有这种要求的项目如教育、交通、建筑、军事、游戏等进行完美的结合。”

现实中,人们在戴3D眼睛时,经常会出现比较累的感觉。丁教授解释道,主要是因为设计不佳,左右眼成像不能完全重合,人眼需通过所谓的”对眼”的方法使最终看出立体像导致的。现在设计时就已完全重合好了,并使之处于正前面最恰当的位置,故看起来舒适。加上前面展开的一个开阔的立体空间,自然不会感到累。

据悉,这种高清晰、全彩色、高保真的立体眼镜就是这样设计出来,已获发明专利,后常被人简称为丁氏立体眼镜(Ding’s 3D Glass),(为和其他眼镜区别开来)。

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