丁守謙， 這位元電子光學出身、勤於實幹的老教授， 從1990年退休， 不甘賦閑養老， 立下了“讓立體像像身歷聲一樣走進千家萬戶”的宏願， 放棄了走鐳射全息的高精尖技術路線， 開始針對3D資訊的顯示與獲取兩個薄弱環節， 不用傳統的傍軸光學。 另闢蹊徑， 而探索出一整套非傍軸光學(Non-P araxial Optics)成像的新路。
丁守謙教授近二十多年來一直在思索：隨著3D在各個歷史時期的幾起幾落， 原因何在?特別是隨著阿凡達立體電影在世界各地的熱播， 2010年被稱為3D元年， 各地掀起了一股3D的熱浪， 僅過了4年Facebook以20億美元之巨收購了Oculus， 於是又掀起了一輪VR(虛擬實境)及AR(增強現實)的高潮,各種頭戴式的VR設備應運而生， 2015年國內的VR廠商蜂擁而上， 大多是在此基礎上進行仿製,這些同質化產品可以統稱為手機盒子。 但在2016年第三季度開始， 逐漸出現VR寒冬， 據報導原有的200多家廠家已倒閉70%， 分析其原因主要是3D顯示不過關，
究竟怎樣的3D圖像才能被大眾喜聞樂見， 而且又是現時能實現的?丁守謙教授是我國第一批接觸電子光學的人， 對成像理論能從更高更闊的視野進行考察。 經過艱難的求索， 最終匯出和高斯理想成像相類似的公式， 建立了一套有別于原高斯光學的完整成像體系， 叫非近軸光學， 也可像歐幾裡得幾何和非歐幾何一樣， 叫非高光學。 丁教授近二十年來一直沉迷於立體顯示的研究， 尋找到一種最便捷的方法， 而又能保證圖像在這一過程中不遭遇任何損傷。 自此以後， 益發不可收拾， 據此新原理， 引發了一系列的發明，
《通信產業報》：您所提出的非近軸成像理論與高斯光學有何不同?為什麼說是對高斯光學的重新定義與進一步發展?
丁守謙：傳統的光學成像理論無論是光線光學或電子、離子光學都是基於近軸光學(Paraxial Optics)， 專門研究旋轉軸對稱透鏡的對稱軸附近一些理想成像法則， 於1841年由德國科學家C.高斯建立。 所以又稱為高斯光學。 所謂近軸條件， 指的是光線與旋轉對稱軸的夾角α的正弦值可用角值(單位為弧度)代替， 即sinα≈tanα≈α， cosα≈1。 人眼觀看時， 總是對準旋轉軸對稱透鏡的對稱軸， 例如顯微鏡、望遠鏡等。 我所提出的非近軸光學是一塊未被開墾的處女地， 專門研究離軸較遠的光線成像的規律， 人眼不是對準這種旋轉對稱軸而是在偏離一定的距離處進行觀看，
《通信產業報》：為什麼非近軸光學移位元法遠優於現有各種方法?其試製產品成像品質優於國外同類產品?
丁守謙：我正是利用這一特性另闢蹊徑提出3D純光學移位元合成法， 即通過左偏心透鏡對原始採集的左眼像在虛像空間放大後向右移， 而右眼像經右偏心透鏡在虛像空間放大後向左移， 使在成像位置彼此進行無損重合， 由此做出的各種立體觀像器不改變原顯示器左右眼圖像的亮度、清晣度、灰度等級、對比度以及色彩飽和度， 又無串擾、閃爍， 從而看出完美的栩栩如生的立體像。 我據此做出了多個樣機， 就成像品質而言優於現在流行的各種方法如用液晶快門、偏振片做成的3D眼鏡， 也優於用隔離光柵或柱鏡光柵製成的裸眼3D， 及其他類似的各種立體顯示器。 這一新理論等於在實踐上得到證明。 一種理論最好能找到它的實用價值才會顯得更有意義， 正如黎曼幾何(它本身就是一種非歐幾何)在愛因斯坦的廣義相對論中得到應用才顯得更有價值。
《通信產業報》：您所設計的個人立體影院是如何做到“隨手找來快遞箱和雙面膠，呈現讓所有專業人士驚訝的3D效果”的?
丁守謙：搞發明創造的一定要勤於動腦善於動手，應充分利用身邊現有素材來搭建你的樣機。該精確的就應當精確，例如透鏡本身，就應請專門磨制人員按你的設計來做，設計理論應當先進，製造應當精准，其他的盒體結構就用快遞紙夾及雙面膠就可以了，而且易於改進設計，達到最佳狀態。我記得世畀上第一個光譜儀就是用廢的洋鐵煙盒做成的。作為一個發明家動手能力是十分重要的必備因素。
《通信產業報》：在您的個人立體影院設計中為何採用兩部手機的雙屏設計?
丁守謙：我們先從一塊16:9格式的顯示幕說起。將一個標準格式的16：9左、右眼像並排地放在這個手機顯示幕上，可算出左眼像 (L) 及右眼像 (R) 各自只占全屏面的1/4，屏的1/2即一半被浪費 (圖1a) 。
圖1。(a) 左眼像及右眼像各自只占全屏面的1/4 (b) 雙屏時L，R占滿全屏
圖2高清晰雙側屏的個人立體影院(A)原型 (B)改進型 (C)原理圖
如果採用兩塊屏將左、右眼像分別佈滿在整個屏上(圖1b)，並位於互成90度的V型平面鏡的兩側(圖2C)，這時在它的前端形成重疊了一部份的左、右眼虛像，再用偏心透鏡使左、右虛像放大並發生偏移使完全重合在前端設定的成像位置上。這是目前最易達到最高成像品質的立體觀像器。它具有8大優越性。這是因為單屏如要達到和雙屏同樣大小的立體像，則X方向及Y方向各需放大2倍，根據像差理論可知其產生的畸變將為2的三次方即8倍，彗差將為2的2次方即4倍，而像散和場曲是2的一次方即2倍。因此：(1)雙屏比單屏具有圖像最佳的優越性。(2)亮度將增大一倍。(3)合成立體像的可調因素增多。(4)可實現即拍即看。(5)性價比高，風格獨特。(6)系統無需更動，其解析度隨顯示幕解析度的提高而提高。(7)屬准裸眼系統，無需戴專用的立體眼鏡即可直接看出栩栩如生的立體像。(8)完全滿足獲得理想立體像的5條件：
(i)首先必須有按照拍立體像的一定規範拍得的完美的左、右眼平面像;
(ii) 務必使左眼像及右眼像在眼睛前方的某一合適成像位置完全重合，否則形成不了立體像;
(iii) 還要保證左眼只能看到左眼像，右眼只能看到右眼像， 否則會產生串擾;
(iv) 在將左眼像及右眼像合成立體像的過程中，不得降低原平面像的清晣度、彩色飽和度、亮度、對比度、灰度等級。圖像穩定，不得閃礫。
(v)如對原像加以放大，應使其產生的像差保持在人眼察覺不出的範圍之內。
因此這種雙屏立體觀像器特別適合對3D圖像品質有最為嚴格要求的場合。也能滿足人們對更高層次藝術審美情趣的追求。同時也是一種高檔三維顯示的公用平臺，可和VR、AR、MR、教育、交通、建築、軍事、遊戲等進行完美的結合。
《通信產業報》：針對目前手機設計中的雙攝、四攝等外觀及成像，您有什麼建議?
丁守謙：目前手機設計中的雙攝都是將兩個攝像頭放得十分靠近，不是真正用於拍攝立體，而是一個用於拍彩色一個用於拍黑白。再用影像處理來虛化背景而增強些立體感。用此來達到單反相機能達到的效果。這就使人感到有些困惑。明明用兩個攝像頭使其相隔為人雙眼相隔的距離約65mm(這對一部5.5吋～6.0吋的手機是很容易做到的)就可以獲得真正的立體像，為何卻捨本逐末呢?這方面我將在此專攔中就立體手機設計發表我的戰略思考。
正如黎曼幾何(它本身就是一種非歐幾何)在愛因斯坦的廣義相對論中得到應用才顯得更有價值。《通信產業報》：您所設計的個人立體影院是如何做到“隨手找來快遞箱和雙面膠，呈現讓所有專業人士驚訝的3D效果”的?
丁守謙：搞發明創造的一定要勤於動腦善於動手，應充分利用身邊現有素材來搭建你的樣機。該精確的就應當精確，例如透鏡本身，就應請專門磨制人員按你的設計來做，設計理論應當先進，製造應當精准，其他的盒體結構就用快遞紙夾及雙面膠就可以了，而且易於改進設計，達到最佳狀態。我記得世畀上第一個光譜儀就是用廢的洋鐵煙盒做成的。作為一個發明家動手能力是十分重要的必備因素。
《通信產業報》：在您的個人立體影院設計中為何採用兩部手機的雙屏設計?
丁守謙：我們先從一塊16:9格式的顯示幕說起。將一個標準格式的16：9左、右眼像並排地放在這個手機顯示幕上，可算出左眼像 (L) 及右眼像 (R) 各自只占全屏面的1/4，屏的1/2即一半被浪費 (圖1a) 。
圖1。(a) 左眼像及右眼像各自只占全屏面的1/4 (b) 雙屏時L，R占滿全屏
圖2高清晰雙側屏的個人立體影院(A)原型 (B)改進型 (C)原理圖
如果採用兩塊屏將左、右眼像分別佈滿在整個屏上(圖1b)，並位於互成90度的V型平面鏡的兩側(圖2C)，這時在它的前端形成重疊了一部份的左、右眼虛像，再用偏心透鏡使左、右虛像放大並發生偏移使完全重合在前端設定的成像位置上。這是目前最易達到最高成像品質的立體觀像器。它具有8大優越性。這是因為單屏如要達到和雙屏同樣大小的立體像，則X方向及Y方向各需放大2倍，根據像差理論可知其產生的畸變將為2的三次方即8倍，彗差將為2的2次方即4倍，而像散和場曲是2的一次方即2倍。因此：(1)雙屏比單屏具有圖像最佳的優越性。(2)亮度將增大一倍。(3)合成立體像的可調因素增多。(4)可實現即拍即看。(5)性價比高，風格獨特。(6)系統無需更動，其解析度隨顯示幕解析度的提高而提高。(7)屬准裸眼系統，無需戴專用的立體眼鏡即可直接看出栩栩如生的立體像。(8)完全滿足獲得理想立體像的5條件：
(i)首先必須有按照拍立體像的一定規範拍得的完美的左、右眼平面像;
(ii) 務必使左眼像及右眼像在眼睛前方的某一合適成像位置完全重合，否則形成不了立體像;
(iii) 還要保證左眼只能看到左眼像，右眼只能看到右眼像， 否則會產生串擾;
(iv) 在將左眼像及右眼像合成立體像的過程中，不得降低原平面像的清晣度、彩色飽和度、亮度、對比度、灰度等級。圖像穩定，不得閃礫。
(v)如對原像加以放大，應使其產生的像差保持在人眼察覺不出的範圍之內。
因此這種雙屏立體觀像器特別適合對3D圖像品質有最為嚴格要求的場合。也能滿足人們對更高層次藝術審美情趣的追求。同時也是一種高檔三維顯示的公用平臺，可和VR、AR、MR、教育、交通、建築、軍事、遊戲等進行完美的結合。
《通信產業報》：針對目前手機設計中的雙攝、四攝等外觀及成像，您有什麼建議?
丁守謙：目前手機設計中的雙攝都是將兩個攝像頭放得十分靠近，不是真正用於拍攝立體，而是一個用於拍彩色一個用於拍黑白。再用影像處理來虛化背景而增強些立體感。用此來達到單反相機能達到的效果。這就使人感到有些困惑。明明用兩個攝像頭使其相隔為人雙眼相隔的距離約65mm(這對一部5.5吋～6.0吋的手機是很容易做到的)就可以獲得真正的立體像，為何卻捨本逐末呢?這方面我將在此專攔中就立體手機設計發表我的戰略思考。