最新3D显示技术原理及发展简介—前沿显示技术

3D显示技术原理及发展简介— 前沿显示技术
3D技术的发展
2 3D显示技术原理
•人眼的立体视觉特性：
•人眼能看到物体的宽度和 高度，深度，距离。
•三维视觉特性产生：双目 同时观看物体，两只眼 睛视轴的间距（约65 mm），左眼和右眼在 看一定距离的物体时， 接收到视觉图像不同， 大脑通过眼球的运动、 调整，综合信息，产生 立体感。
狭缝光栅：这种立体影像显示技术是在普通的液晶显示器后加上 一层黑色和透明垂直条纹间隔排列成的图案层，相当于把“3D眼 镜”放在了显示器里，不过光栅层与液晶层之间的距离以及条纹 的宽度必须相当精确，才能使得背光板的光透过该光栅之后，到 达左眼的光线只经过奇数行的像素，到达右眼的光线则只经过偶 数行的像素。这种方法的局限是，观看者只有在某一确定位置才 能欣赏到3D影像，当然如果采用棋盘式光栅，观看的范围和角度 也会更加自由。
这类技术会使人眼产生矛盾的晶状体焦距调节和视线汇聚调节，长时 间观看会产生视觉疲劳。
体显示技术
此种技术是在物理上显示了三个维度，能在空间中产生真正的3D效果。 成像物体就像在空间中真实存在，观察者能看到科幻电影中一般“悬 浮”在半空中的3D透视图像。
从数字图像处理技术来说，平面图像对应了二维数组，每个元素被称 为像素；而三Байду номын сангаас图像对应三维数组，每个元素被称为体素。体显示技 术正是在空间中表现了这个三维数组。
位相差板法：微位相差板法是台湾光电研究院研究成功的一 种裸眼立体显示技术。使用微位相差板改变光的偏极态来达 到左、右视图的分离。微位相差板立体显示器不需要戴眼镜， 但是视角很小，需要和头部跟踪装置配合使用
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特殊照明法：线光源照明法的立体显示器在LCD的像素 层后使用一系列并排的线状光源给像素列提供背光照明， 线光源宽度极小并与液晶屏的列像素平行。密集的线光 源照明使奇、偶列像素的图像传输路径分离，使左、右 眼看到对应的画面。
透射式全息显示图像：透射式全息显示图像属于一种最基本的 全息显示图像。记录时利用相干光照射物体，物体表面的反射 光和散射光到达记录干板后形成物光波；同时引入另一束参考 光波（平面光波或球面光波）照射记录干板。对记录干板曝光 后便可获得干涉图形，即全息显示图像。再现时，利用与参考 光波相同的光波照射记录干板，人眼在透射光中观看全息板， 便可在板后原物处观看到与原物完全相同的再现虚像。
优缺点
视察挡板法： 无需其他辅助设备，能2D\3D切换，但有效像素低，光 源被遮挡，亮度低。
透镜阵列法： 画面明亮，观看简便，但对屏面与柱 状透镜的配准位 置要求较高，图像的清晰度亦受到柱状透镜屏密度的限制。
3 裸眼3D分类
非全息 裸眼式
视察挡板法 透镜阵列法 微镜投影法 微位相差板法 指向光源法
3D显示
全息 裸眼式
透镜全息法 反射全息法
合成式全息法
体积全息法
视察挡板法：是在屏幕表面设置称为「视差屏障」 的纵向栅栏状光学屏障来控制光线行进方向，让 左右两眼接受不同影像产生视差达成立体显示效 果.視差遮屏，是以黑色于透明相间的直线条纹， 将起置于离液晶面板一小段距离，让观赏者的其 中一眼只能看到液晶面板奇数画面，观赏者另一 眼則只眼看到液晶面板偶数画面
3D技术分类
大致有以下三种： 立体图像对技术 体显示技术 全息技术
立体图像对技术
其原理是：先产生场景的两个视图或多个视图，然后用某种机制（如 佩戴眼镜）将不同视图分别传送给左右眼，确保每只眼睛只看到对应 的视图而看不到其他视图 ，从而产生立体视觉。
这种技术的本质只是在空间中产生两张或多张平面图像，通过“欺骗” 人眼视觉系统而立体成像。
全息技术
•全息技术是利用光波的干涉和衍射原理记录并再现物体的真实感的一种
成像技术。
•全息技术再现的图像立体感强，具有真实的视觉效应。除用光波产生全 息图外，现在已发展到可用计算机产生全息图，然而需要的计算量极 其巨大。
•全息术应该是3D显示的终极解决方案，但目前还有很多技术问题有待解 决，短期内难有成熟产品量产。
透镜阵列法：在显示器前面板镶上一块柱透镜板组成 裸眼立体显示的光学系统，像素的光线通过柱透镜的 折射，把视差图像投射到人的左、右眼，经视觉中枢 的立体融合获得立体感。柱透镜板由细长的半圆柱透 镜紧密排列构成，下图显示了柱透镜方法的原理。左 右眼视图分别位于奇列和偶列像素上，形成视图分区。
微透镜投影法：将图像投影到由微透镜组成的显示屏 上，经过有微透镜折射产生相差来达到立体成像。
4 部分3D产品
全球首款裸眼3D笔记本东芝 Qosmio F750
东芝56寸裸眼3D电视原型机
LG的3D产品
任天堂3DS
易维视推出多视点转换处理器
双视点内容已成为事实上的三维影视内容工业标准，而裸眼 三维显示基本上是多视点显示方式，因此多视点转换技术是 裸眼三维显示的关键技术。目前多视点裸眼三维显示设备需 要离线制作内容，使用专用软件播放。使用EVT301，可实时 实现单视点/双视点内容的多视点裸眼三维显示，架起内容与 裸眼三维显示之间的桥梁
反射式全息显示图像：将物体置于全息板的右侧，相干 点光源从左方照射全息板。将直接照射至全息板平面上 的光作为参考光；而将透过全息板（未经处理过的全息 板是透明的）的光射向物体，再由物体反射回全息板的 光作为物光，两束光干涉后便形成全息显示图像。由于 记录时物光与参考光分别从全息板两侧入射，故全息板 上的干涉条纹层大致与全息板平面平行。再现时，利用 光源从左方照射全息板，全息板中的各条纹层宛如镜面 一样对再现光产生出反射，在反射光中观看全息板便可 在原物处观看到再现的图像。
体积式原理图
合成式全息显示图像
合成式全息显示图像是指将一系列由普通拍摄物体的二维底片借助全 息方法记录在一块全息软片（或干板）上，再现时实现原物体的准立 体三维显示的一种技术。实现再现物体360°环视像的另一种有效方 法便是合成式全息显示图像。
角度多路合成式全息显示技术是一项集电影特技摄影、激光全息、光 机电一体化、微机控制及纳米感光材料等高新技术于一体的最新技术。