三維顯示技術（Three Dimensional，以下簡稱3D）發(fā)展到今天，更多的專業(yè)人士將注意力聚焦在投影技術和思路創(chuàng)新上。其實，在三維顯示領域中，有一種技術一直被大多數人所忽視，那就是激光三維顯示技術。

　　10月29日，據國外媒體報道，日本一家名為Burton的公司開發(fā)了一項新技術，通過向稀薄的空氣里發(fā)射激光而產生了立體圖像。這幅圖像“憑空”浮動在空氣中，時而是在空中不斷翻飛、拍動翅膀的“蝴蝶”，時而化身為“蘋果”，卻始終浮動在空中。

　　神奇的激光三維圖像

　　這并不是Burton公司第一次開發(fā)出這種技術，早在2006年它就開始研發(fā)出一款名為Aerial 3D的激光三維顯示產品。Aerial 3D可以將3D的圖像投影到空中或水中而無須依賴任何屏幕，從而實現裸眼3D。Burton稱他們的這一激光系統是絕無僅有的。

　　Aerial 3D工作原理是利用激光燈讓空氣中的氧和氮的等離子體在空氣中激發(fā)，以每秒50000點的速度投影出3D物體，幀速率為10~15幀每秒，Burton公司的核心技術就是激光燈發(fā)射裝置。

　　今年，Burton公司發(fā)布的技術依然以Aerial 3D技術為基礎。北京航空航天大學儀器科學與光電工程學院副教授歐攀告訴《中國科學報》記者：“該技術是采用脈沖激光器作為光源，通過控制聚焦點在空間的位置變化來電離空氣發(fā)光，從而產生3D顯示的效果。”

　　換言之，它與放大鏡把陽光聚焦于一點的方法一樣。首先使用者先使用激光發(fā)射裝置把強激光聚集到空中的一個小點，導致那里的溫度驟然升高，瞬間將空氣電離，發(fā)射出白光，看起來就像是一次微型爆炸和一個明亮的LED光源的結合體。

　　當光束每秒發(fā)射數百次，隨著光束的移動，高亮白點便能“幻化”形成肉眼可見的基本三維圖像。研究人員表示，該系統不僅對廣告客戶具有重要的價值，它在重大自然災害期間，也可以用來發(fā)射警報和疏散警告，因為人們在白天和夜晚都能看到這種信號，并且無須任何屏幕。

　　Burton首席執(zhí)行官木村秀樹（Hideki Kimura）說：“一天24小時的任何時候我們都能開車前往災區(qū)，協助發(fā)送重要信息。”他表示，這些圖像將為那些無法接收到常規(guī)無線電信號的人提供信息。

　　另辟蹊徑

　　日常生活中，最為大眾熟識的3D顯示技術恐怕就是3D電影了。當年，超人“飛出”屏幕的瞬間，震撼了不少初與3D技術“親密接觸”的觀眾。而今，觀眾只須戴上特制眼鏡，屏幕上原本二維的圖像便會立刻變成立體圖像。人們不再思考是什么技術讓電影變得立體，更不愿深究國內外3D技術差距的起因是什么。

　　而Burton公司的激光3D技術，再次喚醒人們對于3D技術的好奇心。

　　“現在3D的概念經常被濫用，這種讓人看到具有深度的圖像的技術可以被稱為：立體顯示技術。”北京理工大學光電信息技術與顏色科學研究所副教授翁冬冬在接受《中國科學報》記者采訪時表示，“立體顯示技術可以大致分為兩大類，視差型立體顯示技術和體三維顯示技術。”

　　目前，全球絕大部分科研機構和商業(yè)企業(yè)都將精力投入視差型立體顯示技術的研究，Burton公司所采用的技術屬于體三維顯示技術，而且其激光匯聚成像的方式具有很強的獨特性。

　　對于視差型立體顯示技術來說，其目的是通過讓用戶左右眼分別看到兩張不同的圖像（兩張圖像構成一個視差圖像對）來產生立體感。翁冬冬解釋說，我們通常在電影院看的3D電影就采用這樣的技術。視差型立體顯示技術既可以通過光的波長不同，讓進入左眼與右眼畫面不一樣；也能夠利用光的偏振態(tài)或是通過顯示的時間差實現進入左右眼的圖像不同。然而不論哪種方法，佩戴眼鏡都會削弱圖像的顏色或是亮度，影響觀看者的視覺感受。

　　于是，技術人員開始追求另一種3D效果，即不戴眼鏡，實現裸眼觀察的3D顯示。“這種技術利用光柵產生多個立體圖像觀察區(qū)域，由于左眼和右眼的觀察位置不同，從而導致左右眼看到的內容不同，最后在人的視覺上產生3D的效果。”

　　“但是，通常在視差型三維顯示中，用戶從多種視覺深度通道獲取的信息會產生相互矛盾，從而導致暈眩等不適現象。”具體來說：人的大腦判斷物體深度的時候，往往根據近大遠小的原則、輻輳變化、眼部肌肉的松緊程度等多種方法綜合得出結論。但是對于視差型的三維顯示技術，視差圖像是被顯示在了一個平面上，因為人的深度感覺主要由雙眼輻輳的變化而產生，所以輻輳獲得的深度信息與其他通道獲得的深度信息就可能產生矛盾從而導致觀看的不適感覺。

　　相對的，對于體三維顯示技術，其目的是真正在三維空間中形成立體的圖像基元，即體素（一般二維圖像由像素構成，體三維顯示的圖像由體素構成）。由體素構成的立體圖像真實存在于三維空間中，人在觀察這種圖像的時候，多個視覺深度獲取通道之間是和諧的，所以不會產生觀看視差型立體圖像時的暈眩感。#p#分頁標題#e#

　　為了形成體素，人們想了很多種方法，比如讓屏幕高速旋轉起來，讓投影設備跟隨屏幕一起旋轉并投影，進而產生體三維顯示的效果。

　　Burton公司的技術是一種非常獨特的體素及體三維圖像生成方法，這項技術是通過激光匯聚在空氣中形成一個亮點，不是一般意義上的投影，也沒有通過其他視差顯示技術來欺騙眼睛。與它相似的技術，很早就應用在激光雕刻上。人們利用激光匯聚束，將激光打在玻璃內部，從而在透明玻璃的內部產生一個小氣泡，這些氣泡按照一定順序排列，就可以在一塊立方體的玻璃中形成美國的金門大橋，或者德國的科隆大教堂等三維立體圖像。

　　“但如果激光束最終匯聚的地方不是玻璃內部，而是空氣內部呢？就會產生Burton公司這項技術的效果。Burton公司只是將這種玻璃雕刻的技術進一步發(fā)揚光大，并將其應用到了空氣中。”翁冬冬解釋道，“激光匯聚在一點后的情況和太陽光的發(fā)光原理有些類似，通過激光束的匯集，讓某一點空氣達到很高的溫度，瞬間‘點燃’空氣，將其電離，從而使得該處空氣形成一個發(fā)光點。”

　　安全性有待商榷

　　在Burton公司官網上，有這樣一段視頻，一個觀察者佩戴著防護眼鏡，近距離觀看激光束打出的立體圖案。翁冬冬說，之所以要佩戴防護眼鏡就是要保護眼睛，防止被瞬間電離的空氣傷害。“如果將這個集中出現的激光點打到人的身體上，人體就會被嚴重燒傷。”

　　不過，也不必太過擔心，因為這項技術還有個軟肋——距離。目前的投射范圍是5米以內，也就是說5米以內的任何空中位置都可以被投射出一個類似LED的影像，然而超過這個距離就很難得到同樣的效果了。

　　這是因為，“激光在空氣中傳播時，會因為空氣中顆粒的散射而被衰減，無法打到更遠的距離。”翁冬冬說。

　　Burton公司相關負責人表示，正在研究進一步擴大該技術的有效距離，下一步的目標是提高一倍的距離。