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3D显示技术简析 

发布时间:2018/06/15

  显示产业是国家基础性产业,3D显示是其发展方向,实现“2D/3D无缝兼容的按需显示”是业界追求的目标。此外,3D显示技术也是VR/AR技术的基础,鉴于VR/AR所应具有的沉浸感和临场感,3D是其本质技术要求。
  1.3D显示技术简介
  3D显示技术从技术发展趋势来看,路径可能为“分像3D→光场3D→全息3D”,分像3D主要利用人的双目视差产生立体视觉,光场3D再现场景对应光场,全息3D再现全部波前信息;前者存在3D观看舒适度问题,后两者则属于真3D显示范畴,不存在明显的视觉不适。现阶段的3D技术与产品基本上都属于分像3D(包括助视3D和裸眼3D),中期内可能会出现细分领域的光场3D产品或采用部分光场技术的3D产品,全息3D在可预见的未来还难以产业化。常见3D显示技术概要如下:
  2.助视3D显示技术
  助视3D显示技术常见的形式有快门3D、偏振3D和头盔3D。
  2.1快门3D
  快门3D显示技术是时分3D显示,其基本实现形式:显示屏依次交替显示左右画面,在同步控制信号的作用下开关快门式3D眼镜的左右镜片,即显示屏上显示左画面时,开左镜片、关右镜片;显示右画面时,开右镜片,关左镜片,使人左眼只看到左画面、右眼只看到右画面,从而产生立体视觉。眼镜镜片通常包含液晶层从而可以控制光的透过与否。快门3D的主要特点是因其使用时分方式,从而不损失空间分辨率,但需要更高的帧率来显示左右画面;同时还需要显示屏与3D眼镜的严格同步。
  2.2偏振3D
  偏振3D显示技术是空分3D显示,其基本实现形式:显示屏按行依次交替显示左右画面,如奇数行显示左画面,偶数行显示右画面,通过偏振膜使透过奇数行和偶数行的光线成为正交偏振光;偏振式3D眼镜的左右镜片也具有正交偏振特性,从而左镜片只透过左画面,阻挡右画面;右镜片只透过右画面,阻挡左画面;使人左眼只看到左画面、右眼只看到右画面,从而产生立体视觉。偏振3D的主要特点就是使用空分方式,会损失空间分辨率,但不需要增加帧率;眼镜镜片是具有正交特性的偏振材料,不需要同步信号控制,使用方便,成本低。
  2.3头盔3D
  头盔3D显示技术在VR/AR领域被广泛使用,目前阶段是要求高沉浸感和临场感的VR/AR的优选方式。但也正由于其高沉浸感和临场感,在未使用真3D显示技术的情况下更易产生视觉不适。头盔3D显示技术本质上是空分3D显示,通常使用两个显示屏或分屏方式实现,因为近置在眼前,可通过人的视野或遮挡方式实现画面分离,即左眼只看到左显示屏画面,右眼只看到右显示屏画面,从而产生立体视觉。头盔3D可以产生强烈的沉浸感和临场感。
  3.裸眼3D显示技术
  裸眼3D显示技术相对助视3D显示技术来说更复杂,要求也更高,除了用于分像的光学器件外,往往需要更复杂的3D视频处理。
  3.1裸眼3D分像器件
  从分像器件角度来看,裸眼3D显示技术的常见实现形式有:柱镜光栅和狭缝光栅,也有使用指向光源技术的,但已不多见。