以懸浮于空中的形式來顯示三維影像。這種科幻電影中的場景正在逐步變成現(xiàn)實。說起影像，肯定是投射到屏幕上的。顛覆這一常識的日子越來越近了。
       隨著一陣“噼里啪啦”的好像什么東西裂開的聲音，空中出現(xiàn)了一個蝴蝶圖形并開始翩翩起舞。在高5.5m、直徑3m左右的空間里，每秒鐘接連出現(xiàn)3000～5000個發(fā)光點，構成了這樣的影像。
       日本的技術開發(fā)風險企業(yè)Burton（川崎市）的CEO（首席執(zhí)行官）木村秀尉介紹說，“即便沒有物理性顯示設備，也能在空中顯示很大的圖形或文字”。
       這是一種可在沒有任何物體的空中顯示影像的夢幻般的技術。如果這種技術得以實現(xiàn)，那么空中就能變成顯示器，就不再需要液晶面板這樣的硬件了。
       這種技術是如何實現(xiàn)的呢？Burton的著眼點是“等離子發(fā)光”。
       如果把激光集中于空中的一點，空間就會等離子化。等離子是指帶有正電荷的離子粒子與帶有負電荷的電子存在同等數(shù)量并自由運動的狀態(tài)。因為離子不穩(wěn)定，所以要捕捉電子來恢復穩(wěn)定狀態(tài)，此時就會發(fā)出光芒，也就是等離子發(fā)光。
       從身邊的例子來看，熒光燈也是利用這種原理。不過，在熒光管中發(fā)光和在空中使目標點發(fā)光，二者在難度上存在天壤之別。
       Burton開發(fā)出了以高精度釋放高功率激光的裝置。裝置內(nèi)的透鏡會使數(shù)毫米粗的激光在目標位置縮小至100微米。
       因為看上去十分漂亮，所以經(jīng)營舞廳等的海外娛樂企業(yè)紛紛找到Burton洽談咨詢。但是，木村真正的目標卻在其他用途。
       那就是“防災”。在漆黑的夜晚，海嘯漸漸逼近。該向哪個方向逃生呢？在這種情況下，只要有配備該裝置的汽車，就能明確指示出逃生方向的箭頭或信息。而且，從360度任何一個方向都能看到。
       2014年，為了使該裝置能安裝到汽車上運載，Burton縮小了其尺寸。該公司與日本總務省、NTT共同參加了2015年3月舉行的聯(lián)合國防災世界會議。5.5m的發(fā)光高度是考慮到信號機的安裝位置而設定的。
       不過，采用等離子發(fā)光方式時，獲得的畫質十分粗糙，而且很難得到彩色影像。為了彌補這個缺點，Burton還在開發(fā)另一項技術，那就是運用光學技術，使精細度高、價格低的液晶顯示器等顯示的影像懸浮在空中。

        “萊婭公主”變成現(xiàn)實

       “請幫助我，歐比旺·肯諾比！只有你能幫助我！”
         電影《星球大戰(zhàn)》中萊婭公主的這句臺詞給人留下了深刻的印象。而當時說出這句話的萊婭公主并非其本人，而是立體影像，是通過機器人R2-D2投射出來的，根本觸摸不到。
         東京大學名譽教授館暲實現(xiàn)了這種不可思議的空中影像。館暲在他任職于慶應義塾大學時，與慶應的副教授南澤孝太等人組成團隊開發(fā)出了這項技術。在現(xiàn)實世界擔負起R2-D2職責的，是一臺名叫“HaptoMIRAGE”的裝置。該裝置能在正中央空間里顯示懸浮在宇宙中的地球、恐龍等。用手去摸的話什么也摸不到。不過，令人吃驚的是，隨著手部動作的變化，影像會發(fā)生旋轉，煙霧則會隨之擺動。

        這是用什么原理實現(xiàn)的呢？答案就是，液晶顯示器的影像通過透鏡，在位于裝置中央的空間里成像。因此，如果站在可通過透鏡觀看的位置，看上去影像就像漂浮在空中一樣。透鏡和顯示器各有3個，可供3個人同時從150度的角度觀看。

       不過，因為原本是液晶屏上顯示的影像，所以會有人產(chǎn)生這樣的疑問：看起來不應該只是漂浮的平面影像嗎？
       這里先介紹一下立體視覺的原理。人類是通過右眼和左眼的視差來進行立體識別的。為了將這種視差影像恰當?shù)貍鬟f給左眼和右眼，很多3D電視機和電影院都采用在屏幕上高速切換視差影像的方式。同時配合使用一種專用眼鏡，這種眼鏡具備可在瞬間交互遮擋右眼和左眼的“液晶快門功能”。
但很多人都覺得戴眼鏡太麻煩。因此，HaptoMIRAGE為了實現(xiàn)裸眼立體視覺效果，讓液晶顯示器戴上了“眼鏡”。
這里說的“眼鏡”，是可在瞬間遮擋住部分光線的液晶面板“Active Shutter”。該面板配置在顯示影像的液晶顯示器的前面。該面板與實時檢測雙眼位置的傳感器組合使用，對于左眼用影像，就遮擋住射入右眼的光線，對于右眼用影像，就遮擋住射入左眼的光線。雖然人一移動，眼睛的位置就會發(fā)生變化，但顯示器會一直傳送最佳視差影像。傳感器還能檢測手部動作，實現(xiàn)仿佛觸碰到立體影像的效果。

空中平板電腦

       東京大學石川渡邊研究室和宇都宮大學山本研究室實現(xiàn)了可像觸摸平板電腦屏幕一樣操作空中影像的技術。該裝置名叫“AIRR Tablet”，可在空中畫圖或寫字。雖然其外觀看起來就像一張普通的桌子，但畫面能以45度左右的角度漂浮在空中傾斜顯示。
       用手觸摸漂浮的畫面，就能畫圖或者寫字。也許是某種自然反應，本來什么也沒有摸到，卻會產(chǎn)生一種錯覺，仿佛摸到了什么輕飄飄的東西。
        AIRR Tablet顯示部分的開發(fā)者是宇都宮大學的副教授山本裕紹。顯示部分由高亮度LED（發(fā)光二極管）顯示器、半反射鏡、遞歸反射膜組成。半反射鏡是使一半光線透射、另一半光線反射的鏡子，遞歸反射膜是將光線反射回原來方向的光學薄膜。遞歸反射材料是道路標志常用的材料，在夜間可使汽車頭燈照來的光反射回汽車的方向，因此可以提高駕駛員的視認性。
        AIRR Tablet在桌面部分安裝了半反射鏡，在其斜下方安裝了LED顯示器，并在其后垂直配置了遞歸性反射膜。其原理是，這些部件組合在一起，會使LED顯示器發(fā)出的光經(jīng)由半反射鏡，正好在面對稱位置上形成空中影像。
       東京大學教授石川正俊為這臺空中顯示裝置增加了可通過兩臺高速相機和計算機來檢測指尖動作的功能。從指尖觸摸空中顯示器到對人的畫圖等動作作出反應，平均時間只有21.2毫秒。對于人類來說，如此短的延遲絲毫察覺不到。
       今后，AIRR Tablet將通過東京大學創(chuàng)辦的風險企業(yè)Exvision實現(xiàn)商用化。據(jù)推算，如果能夠量產(chǎn)的話，每臺產(chǎn)品的價格可降至十幾萬日元。
       獲得英特爾高度評價的空中影像

      “這是一個可以了解未來會變成什么樣子的優(yōu)秀技術典范。”
        2015年1月，英特爾CEO布萊恩·克拉贊尼奇（Brian Krzanich）在美國家電展會“CES”上發(fā)表主題演講時，對一項技術作出了這樣的評價。這就是是日本Asukanet公司的“AI板”。雖然外觀只是一塊薄板，但在其下放上顯示器，就能在空中浮現(xiàn)影像。

        AI板采用的結構是，制作兩塊平行排列了很多鏡子的板，使兩塊板的鏡面朝向相差90度，然后粘合在一起（見上圖左側）。同時還對透明的玻璃或樹脂材料面進行了鋁蒸鍍處理。來自下方的光線經(jīng)過兩次反射之后，就會在空中成像。
       由于采用了由鏡子組合而成的結構，因此AI板的優(yōu)點是，形成的圖像在亮度和清晰度上毫不遜色于原來的影像。但缺點是視野角度比較窄，左右方向只有約20度。組合使用傳感器便可實現(xiàn)非接觸式觸摸面板，適合用于清潔度要求較高的醫(yī)療一線以及希望防止他人偷窺的ATM等用途。
       Asukanet常務董事CFO（首席財務官）功野顯也介紹說，目前該公司在以年內(nèi)商用化為目標，“確立采用玻璃材料的AI板和采用樹脂材料的AI板的量產(chǎn)技術”。
       影像從“屏幕”這一物理性制約中解放出來的時代離我們越來越近了。