[裸眼3D显示技术成就未来终20130510.doc

裸眼3D显示，技术成就未来 成都工业学院 韩金容 王菊芬 1、3D显示概述 3D显示，是以三维立体形态呈现视觉图像的简称。3D显示通常带给人们更真实、更精细、更震撼的视觉感受，达到身临其境的效果。因此，在影像呈现领域，如电影、电视及其它视频播放方面，3D视频技术得到了大力的发展；同时，3D显示技术在广告、形象展示等领域中也得到了应用。 3D显示主要分为空间显示和平面显示两类。空间3D显示技术难度大、成本高，技术复杂，应用局限性较大；平面3D显示技术通常分为全息和非全息两类，近年来得到大力发展的是非全息3D显示技术，本文以下部分只针对非全息3D显示技术展开论述。 目前，非全息3D显示技术主要应用于平面媒体：电子（液晶、等离子体等）显示平面或印刷媒体平面。主流的电子平面3D显示技术需要借助3D眼镜的帮助，尽管这种应用在电影院得到了大力发展，由于其多种缺陷，人们更希望在不需要任何辅助设备的裸眼条件下得到3D显示的效果，因此，裸眼3D显示也是目前业界公认的3D显示的最终形态。印刷平面应用的主要是光栅式裸眼3D显示技术，其3D显示的效果还不够理想，成本也较高，如果在提升显示效果和降低成本方面取得突破，则其大规模的应用将指日可待。 综上所述，在可见的将来，真正可以极大地影响我们生活的3D显示技术一定是电子平面裸眼3D显示技术。随着技术的进步和成本的降低，裸眼3D显示技术必将大范围地改变人们的生活、学习和工作状态。 2、非全息3D显示技术原理 非全息3D显示技术通常称为图像对立体显示技术，尽管其分类繁多，不过最基本的原理却是相似的，如图1所示：利用人的左右眼分别接收不同画面，然 图1 非全息3D显示原理示意图 后大脑经过对图像信息进行叠加重生，构成一个具有前-后、上-下、左-右、远-近等立体方向效果的影像。 非全息3D显示技术通常分为眼镜式和裸眼式两大类。眼镜式3D显示技术已经在家用消费领域得到了较好的应用，如显示器、电影或者电视等，通常需要配合3D眼镜使用。而裸眼3D目前主要用于公用商务场合，同时在家电娱乐、立体仿真、虚拟现实和移动终端（如：手机、平板系统）等设备上也得到了应用。 3、主要的平面3D显示技术 眼镜式：眼镜式3D显示技术有三种主要的类型：色差式、偏光式和主动快门式，也就是平常所说的色分法、光分法和时分法。 色差式3D技术，配合使用的是被动式红-蓝（或者红-绿、红-青）滤色3D眼镜。通过不同颜色的滤光片进行画面滤光，使得一个图片能产生出两幅图像，人的每只眼睛都看见不同的图像。这种方法容易使画面边缘产生偏色，3D效果较差。 偏光式3D技术也叫偏振式3D技术，配合使用的是被动式偏光眼镜。该技术利用光线的偏振特性将原始图像分解为垂直方向和水平方向的两组偏振画面，然后3D眼镜左右分别采用不同偏振方向的偏光镜片，这样人的左右眼就能接收两组画面，再经过大脑合成立体影像。偏光式3D技术的图像效果比色差式好，不过对显示设备的亮度要求较高。 主动快门式3D技术，配合主动式快门3D眼镜使用。主动快门式3D主要是通过提高画面的刷新率来实现3D效果的，通过把图像按帧一分为二，形成对应左眼和右眼的两组画面，连续交错显示出来，同时红外信号发射器将同步控制快门式3D眼镜的左右镜片开关，使左、右双眼能够在正确的时刻看到相应画面。这项技术能够保持画面的原始分辨率，不会造成画面亮度的降低，在电视和投影机上面应用得最为广泛，不过其匹配的3D眼镜价格较高。 裸眼式：根据对左右眼图像分割方式的不同可以将裸眼式3D显示技术分为三种主要的类型：柱状透镜法、视差屏障法和指向光源法。 柱状透镜法是在平面电子显示面板镶上一块柱状透镜板组成立体显示的光学系统。柱状透镜板由细长的半圆柱状透镜紧密排列构成，经显示屏像素调制的光线通过柱状透镜的折射，把奇、偶列像素上显示的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。柱状透镜的关键参数是柱状透镜的节距和曲率。根据安装的不同位置，柱状透镜方法可分为前置和后置两种。由于柱状透镜与液晶屏固定安装在一起，只能用于单一的立体显示，无法兼容平面显示。同时，分辨率的提高是该项技术提升3D显示质量的关键因素。 视差屏障法是在显示器和眼睛的中间放置一块栅栏式的挡板，只能穿过一系列的缝隙来观看奇、偶列图像，这样的装置使左、右眼能分别看到对应的图像，形成立体视觉效果。可以根据显示屏尺寸及像素的大小设计相应的档板间距和狭缝宽度，但需要保证显示面、挡板和眼睛的精确位置关系才能达到良好的立体效果，可以使用自动装置实时调整图像和视差挡板的位置来保证3D显示效果。由于背光遭到视差障壁的阻挡，亮度会随之降低，要看到高亮度的画面比较困难。同时分辨率也会随着显示器在同一时间播出影像的增加成反比下降，导致清晰度的降低。 指向光源法又称线光源照明法，通常