HP udvikler nyt princip til at vise 3D-billeder på smartphones uden briller

Forskerne på Hewlett-Packard Laboratories har demonstreret et nyt princip til visning af billeder og videoer i 3D, som kan ses, uden at brugeren benytter en speciel brille.

Princippet adskiller sig fra andre kendte brilleløse 3D-teknikker, som bl.a. anvendes i Nintendo 3DS:

»Det nye princip er specielt velegnet til små, mobile enheder, som brugeres hælder og drejer i sin hånd,« forklarer opfinderen David Fattal fra Hewlett-Packard Laboratories, som er hovedforfatter til en videnskabelig artikel om det nye princip. Artiklen er offentliggjort i Nature.

Hans chef, Raymond Beausoleil, forklarer, at der tale om en videnskabelig demonstration, og der der skal en del praktisk ingeniørarbejde til, hvis teknologien skal finde vej til smartphones i butikkerne.

»Og vores afdeling vil ikke være den bedste til den opgave«, siger han.

Beausoleil vurderer dog, at det vil være relativt problemfrit at modne teknologien til 3D-display af faste billeder. Det vil kræve et større arbejde at nå frem til at kunne masseproducere skærme til levende billeder.

Sådan opstår 3D-effekten

Årsagen til, at mennesker har en 3D-opfattelse af verden, er, at øjnene har en afstand på typisk 60-65 millimeter. Venstre og højre øje ser derfor to forskellige billeder, og det kombinerer hjernen til 3D.

Fra en flad konventionel skærm ser øjnene det samme billede. Der skal forskellige trick til for at give de to øjne et forskelligt billede. Det kan ske med 3D-briller, hvor man udnytter en tidsmæssig synkronisering med billedfrekvensen eller ved at udnytte polarisationseffekten, til at sende forskellige billeder til de to øjne.

Men det er også muligt at lave systemer, så de to øjne ser forskellige billeder uden brug af briller. I Nintendo 3DS benyttes en såkaldt parallax-barriere, der skaber to forskellige synszoner med brug af en række spalter foran skærmen. Da brugeren med den rigtige afstand fra skærmen har næsen placeret midt mellem de to zoner, vil de to øjne se forskellige billeder – og det er muligt at skabe en 3D-effekt.

Der findes også en bredt anvendt teknik, som kaldes lenticular 3D, hvor synszonerne skabes med linser frem for spalter.

Ingen af disse teknikker vil dog være velegnede til små håndholdte enheder, som man kan gerne vil dreje og hælde under brug, og hvor der meget gerne skulle være en 3D-effekt i en meget bred synsvinkel.

Diffraktionsoptik er løsningen

Forskerne ved Hewlett-Packard Laboratories er kommet på en ny teknik, der baserer sig på diffraktionsoptik. På skærmen ætses eller deponeres et diffraktionsmønster, som rammes af lys, der ledes i substratet via princippet for total intern reflektion.

På den måde har forskerne vist, de kan styre lyset fra hver pixel, så det kan sendes i 14 forskellige retninger. Det er kun relativt trivielt problem, der har forhindret forskerne i at kunne styre lysudsendelsen i 64 forskellige retninger.

Med teknikken er det derfor muligt at danne 64 forskellige synszoner, og det giver en 3D-effekt, som svarer til den, man har fra et hologram, noterer de. 3D-effekten er altså ikke begrænset til, at iagttageren skal have en bestemt afstand eller se skærmen i en bestemt vinkel.

David Fattal forklarer, at teknikken potentielt vil være billig og ikke kræver et særlig stort strømforbrug. Da den kan benyttes i forbindelse med meget små pixels, og 3D-effekten opnås i et meget stort vinkelområde, er den særligt interessant for små håndholdte enheder, mener han.

Er der ønske om 3D?

Neil Dodgson fra University of Cambridge i England, som er en ekspert inden for 3D-teknologi, skriver i en kommentar i Nature, at teknologien kan være et godt alternativ til de allerede kendte teknologier. Han pointerer dog også, at der en del praktiske problemer, der skal findes en løsning på, inden det kommer så langt– og det kan godt tage tid.

»Jeg tænker i den forbindelse tilbage på, at der gik ni år, fra Texas Instruments i 1987 opfandt den digital mikrospejl-teknik, som nu er almindelig i digitale projektorer, til den blev anvendt i det første kommercielle produkt,« skriver Dodgson i sin kommentar, som han slutter med ordene:

»Tilbage står det uklare spørgsmål om, hvorvidt mennesker ønsker eller har brug for 3D-skærme.«