光屏障式技术 - 裸眼3D立体显示技术详解

　　视差障壁是该技术实现裸眼3D显示的关键所在，在3D显示模式下，安置在 LCD面板及背光模块间的视差障壁，实现了左眼和右眼分别接收到不同的视图，从而使观众感受到3D效果。

　　优点：兼容现有的 LCD 液晶制造工艺，因而在成本和量产上较具优势。

　　缺点：显示分辨率与视点数成反比，画面显示亮度较低。

　　

　　图 8 光屏障式技术示意图

　　Fig. 8 Illustration of parallax barrier

　　3.2 柱状透镜技术

　　菲利普公司基于传统的微柱透镜方法对裸眼3D显示技术展开研究，其开发的裸眼3D显示器是在液晶显示屏的前面加上一层微柱透镜，每个柱透镜下面的图像像素被分成 R、G、B 子像素，每个子像素通过透镜以不同的方向投影，观众便可从不同的方向观看到不同的视图，如图 9 所示。该技术的缺点是放大了像素间的距离，所以简单的叠加子像素是一种难以取得好的显示效果的做法，一种更好的方法是使一组子像素交叉排列，且让柱透镜与像素列呈一定的倾斜角度。

　　优点：显示亮度高，3D沉浸感更好。

　　缺点：与现有 LCD 液晶制造工艺不兼容，需要更高的成本。

　　

　　图 9 柱状透镜技术示意图

　　Fig. 9 Illustration of lenticular lenses

　　3.3 集成成像技术

　　集成成像（最初被称为集成摄影）已有 100 多年的历史，集成成像使用一组球形、方形或六角形的透镜产生三维图像，它可以同时提供水平和垂直视差，属于真三维显示。最早提出集成成像显示技术的实时拍摄方法是 NHK（日本广播公司）科学与技术研究实验室。在拍摄采集步骤中，每个镜头或针孔将记录采集到的对象，这些对象被称为元素图像，大量小型和并列的元素图像将在透镜阵列后方的录制设备上成像，图 10 显示了集成成像采集和显示的原理。

　　优点：属于真三维立体显示，在视角范围内可以提供近乎连续变化的视差。

　　缺点：技术尚不成熟，图像显示分辨率低，视角较小。

　　

　　（a） 采集与显示原理

　　

　　（b） 采集与显示过程

　　图 10 集成成像技术示意图

　　Fig. 10 Illustration of integral imaging

　　立体显示还包含多种实现方式，比如：全息技术（holographicdisplay technology）、裸眼3D投影技术、头部跟踪技术（head tracking technology）等。

　　全息技术能实现真正的三维立体显示，观众可以在不同的角度裸眼观看影像，全息技术涉及复杂的光学技术，其显示的图像漂浮在空中，显示效果非常震撼。目前主要有全像式、透射式、反射式等全息显示技术，这些技术仍处于研究阶段。

　　裸眼3D投影技术也称建筑3D立体投影，分为建筑外巨幅墙面投影和建筑内巨幅墙面投影两种，目前国外应用较多的巨幅墙面投影是建筑外巨幅墙面投影。巨幅墙面投影具有科技感浓郁、3D画面巨大、显示效果震撼，能够吸引社会中的不同人群驻足观看，具有非常高的关注度，因而在产品宣传、主题传播上可以获得很好的效果。

　　头部跟踪技术可以在只提供单视点的条件下，实现具有运动视差的立体显示。

　　在众多的自由立体显示系统中，基于光栅的 LCD 自由立体显示设备因其易于加工、多视点立体效果好，因而成为了市面上最早出现的裸眼立体显示器，包括任天堂公司的3DS，都采用了狭缝光栅式结构，对于显示器和电视机这种像素点距固定的设备，一般柱镜光栅不好匹配，因此使用狭缝可以有效的解决匹配问题。

　　用于自由立体显示器的光栅可以分为三大类：狭缝光栅、棱柱镜光栅、点阵式光栅。其中，点阵式光栅很少见，本文方法主要基于狭缝光栅和棱柱镜光栅。