以多重透鏡顯示器呈現 3D 深度

2011/11/12 |

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上個月於日本舉行的 CEATEC 2011 展出不少款 3D 顯示器，紛紛以「裸眼（glasses-free）」這項特色做為號召，不過在其中一款 3D 顯示器簡報中所提到的技術格外令人感興趣。日本筑波大學（Tsukuba University）的研究者展示一款 3D 顯示器原型，那在焦深（focal depth）上運用了多層次透鏡並強化 3D 影像的深度知覺。當前方物體位於焦距內時，後方的就會變模糊。當你觀看位於後方的物體時，那些在前方的就會變模糊。

這款顯示器的核心特色為：它能夠重現焦深。根據影片所提到的，這款顯示器將提供二種版本。其中一款，透鏡陣列的連結處很平順。當你移動你的頭，圖像會平順地呈現。這款顯示器有 76 個視點（viewpoints），重現自然運動視差（natural motion parallax）。另一種版本有 50 個視點與更高的解析度，那透過非對齊中央的（non-aligned centers）透鏡辦到。

一般的裸眼 3D 顯示器只有水平視差，不過在 50 個視點的例子裡，有 10 個水平視差與 5 個垂直視差。不管你水平移動或是垂直移動，圖像都會變化。換言之，這款顯示器的特色就是，當你躺下而你的頭橫著看時，你可以看見 3D 圖像。癥結在於解析度。

“這款顯示器的解析度約 200 x 200，所以那還不夠，" 掛谷英紀（Hideki Kakeya）教授表示。"不過此系統的特點之一是，如果你沒有單一高解析度面板，你可以運用小面板的陣列，當透鏡經過排列，你可以將邊框（bezels）隱藏。" 這樣做很花錢，不過在實作上要增加解析度不難。

在進行他的研究時，掛谷的目標基準並非娛樂產業，而是這種技術如何能為了特殊目的而播放 3D 場景。

他的目標是即時互動場景，在此，觀者需要密集地感知 3D 空間 — 遠端操控的機器人、3D 繪製、手術模擬等等都是例子。

據報導，這款 CEATEC 展的主要應用是透過遠端操控的機器人拾起物件。這樣的操作，如同其他的，將需要深度能被精確的顯示。

在 CEATEC 之外，掛谷教授的研究聚焦在利用粗整合體積成像（coarse integral volumetric imaging，CIVI）的精確深度知覺上。這在最近的一篇論文中被定義成：藉由引進多層次化結構，結合多視角（multi-view）與體積解（volumetric solutions）以整合成像的 3D 顯示技術。