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(shí)。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(diǎn)，構(gòu)成了這樣的影像。
       日本的技術(shù)開發(fā)風(fēng)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(shè)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(shù)。如果這種技術(shù)得以實(shí)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(shù)是如何實(shí)現(xiàn)的呢？Burton的著眼點(diǎn)是“等離子發(fā)光”。
       如果把激光集中于空中的一點(diǎn)，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(fù)電荷的電子存在同等數(shù)量并自由運(yùn)動的狀態(tài)。因?yàn)殡x子不穩(wěn)定，所以要捕捉電子來恢復(fù)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(biāo)點(diǎn)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(biāo)位置縮小至100微米。
       因?yàn)榭瓷先ナ制?，所以?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(biāo)卻在其他用途。
       那就是“防災(zāi)”。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(yùn)載，Burton縮小了其尺寸。該公司與日本總務(wù)省、NTT共同參加了2015年3月舉行的聯(lián)合國防災(zāi)世界會議。5.5m的發(fā)光高度是考慮到信號機(jī)的安裝位置而設(shè)定的。
       不過，采用等離子發(fā)光方式時，獲得的畫質(zhì)十分粗糙，而且很難得到彩色影像。為了彌補(bǔ)這個缺點(diǎn)，Burton還在開發(fā)另一項(xiàng)技術(shù)，那就是運(yùn)用光學(xué)技術(shù)，使精細(xì)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(shí)

       “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(dāng)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(jī)器人R2-D2投射出來的，根本觸摸不到。
         東京大學(xué)名譽(yù)教授館暲實(shí)現(xiàn)了這種不可思議的空中影像。館暲在他任職于慶應(yīng)義塾大學(xué)時，與慶應(yīng)的副教授南澤孝太等人組成團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了這項(xiàng)技術(shù)。在現(xiàn)實(shí)世界擔(dān)負(fù)起R2-D2職責(zé)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(zhuǎn)，煙霧則會隨之?dāng)[動。

        這是用什么原理實(shí)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?yàn)樵臼且壕辽巷@示的影像，所以會有人產(chǎn)生這樣的疑問：看起來不應(yīng)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(jìn)行立體識別的。為了將這種視差影像恰當(dāng)?shù)貍鬟f給左眼和右眼，很多3D電視機(jī)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(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)仿佛觸碰到立體影像的效果。

空中平板電腦

       東京大學(xué)石川渡邊研究室和宇都宮大學(xué)山本研究室實(shí)現(xiàn)了可像觸摸平板電腦屏幕一樣操作空中影像的技術(shù)。該裝置名叫“AIRR Tablet”，可在空中畫圖或?qū)懽?。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(yīng)，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(xué)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(xué)薄膜。遞歸反射材料是道路標(biāo)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(rèn)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(xué)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(jī)和計算機(jī)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(yīng)，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(xué)創(chuàng)辦的風(fēng)險企業(yè)Exvision實(shí)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(shù)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(xiàng)技術(shù)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(jié)構(gòu)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(cè)）。同時還對透明的玻璃或樹脂材料面進(jìn)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(jié)構(gòu)，因此AI板的優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)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(shí)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(wù)董事CFO（首席財務(wù)官）功野顯也介紹說，目前該公司在以年內(nèi)商用化為目標(biāo)，“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(shù)”。
       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。