顯示技術(shù)原理及發(fā)展簡介前沿顯示技術(shù)

顯示技術(shù)原理及發(fā)展簡介前沿顯示技術(shù)第1頁/共27頁3D技術(shù)的發(fā)展第2頁/共27頁2

3D顯示技術(shù)原理?人眼的立體視覺特性：?人眼能看到物體的寬度和高度，深度，距離。?三維視覺特性產(chǎn)生：雙目同時(shí)觀看物體，兩只眼睛視軸的間距（約65mm），左眼和右眼在看一定距離的物體時(shí)，接收到視覺圖像不同，大腦通過眼球的運(yùn)動(dòng)、調(diào)整，綜合信息，產(chǎn)生立體感。第3頁/共27頁3D技術(shù)分類大致有以下三種：立體圖像對(duì)技術(shù)體顯示技術(shù)全息技術(shù)第4頁/共27頁立體圖像對(duì)技術(shù)其原理是：先產(chǎn)生場(chǎng)景的兩個(gè)視圖或多個(gè)視圖，然后用某種機(jī)制（如佩戴眼鏡）將不同視圖分別傳送給左右眼，確保每只眼睛只看到對(duì)應(yīng)的視圖而看不到其他視圖，從而產(chǎn)生立體視覺。這種技術(shù)的本質(zhì)只是在空間中產(chǎn)生兩張或多張平面圖像，通過“欺騙”人眼視覺系統(tǒng)而立體成像。這類技術(shù)會(huì)使人眼產(chǎn)生矛盾的晶狀體焦距調(diào)節(jié)和視線匯聚調(diào)節(jié)，長時(shí)間觀看會(huì)產(chǎn)生視覺疲勞。第5頁/共27頁此種技術(shù)是在物理上顯示了三個(gè)維度，能在空間中產(chǎn)生真正的3D效果。成像物體就像在空間中真實(shí)存在，觀察者能看到科幻電影中一般“懸浮”在半空中的3D透視圖像。從數(shù)字圖像處理技術(shù)來說，平面圖像對(duì)應(yīng)了二維數(shù)組，每個(gè)元素被稱為像素；而三維圖像對(duì)應(yīng)三維數(shù)組，每個(gè)元素被稱為體素。體顯示技術(shù)正是在空間中表現(xiàn)了這個(gè)三維數(shù)組。體顯示技術(shù)第6頁/共27頁全息技術(shù)?全息技術(shù)是利用光波的干涉和衍射原理記錄并再現(xiàn)物體的真實(shí)感的一種成像技術(shù)。?全息技術(shù)再現(xiàn)的圖像立體感強(qiáng)，具有真實(shí)的視覺效應(yīng)。除用光波產(chǎn)生全息圖外，現(xiàn)在已發(fā)展到可用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生全息圖，然而需要的計(jì)算量極其巨大。?全息術(shù)應(yīng)該是3D顯示的終極解決方案，但目前還有很多技術(shù)問題有待解決，短期內(nèi)難有成熟產(chǎn)品量產(chǎn)。第7頁/共27頁3D顯示反射全息法透鏡全息法合成式全息法體積全息法

全息3裸眼3D分類透鏡陣列法視察擋板法微鏡投影法微位相差板法指向光源法

非全息裸眼式裸眼式第8頁/共27頁視察擋板法：是在屏幕表面設(shè)置稱為「視差屏障」的縱向柵欄狀光學(xué)屏障來控制光線行進(jìn)方向，讓左右兩眼接受不同影像產(chǎn)生視差達(dá)成立體顯示效果.視差遮屏，是以黑色于透明相間的直線條紋，將起置于離液晶面板一小段距離，讓觀賞者的其中一眼只能看到液晶面板奇數(shù)畫面，觀賞者另一眼則只眼看到液晶面板偶數(shù)畫面第9頁/共27頁第10頁/共27頁狹縫光柵：這種立體影像顯示技術(shù)是在普通的液晶顯示器后加上一層黑色和透明垂直條紋間隔排列成的圖案層，相當(dāng)于把“3D眼鏡”放在了顯示器里，不過光柵層與液晶層之間的距離以及條紋的寬度必須相當(dāng)精確，才能使得背光板的光透過該光柵之后，到達(dá)左眼的光線只經(jīng)過奇數(shù)行的像素，到達(dá)右眼的光線則只經(jīng)過偶數(shù)行的像素。這種方法的局限是，觀看者只有在某一確定位置才能欣賞到3D影像，當(dāng)然如果采用棋盤式光柵，觀看的范圍和角度也會(huì)更加自由。第11頁/共27頁透鏡陣列法：在顯示器前面板鑲上一塊柱透鏡板組成裸眼立體顯示的光學(xué)系統(tǒng)，像素的光線通過柱透鏡的折射，把視差圖像投射到人的左、右眼，經(jīng)視覺中樞的立體融合獲得立體感。柱透鏡板由細(xì)長的半圓柱透鏡緊密排列構(gòu)成，下圖顯示了柱透鏡方法的原理。左右眼視圖分別位于奇列和偶列像素上，形成視圖分區(qū)。

第12頁/共27頁微透鏡投影法：將圖像投影到由微透鏡組成的顯示屏上，經(jīng)過有微透鏡折射產(chǎn)生相差來達(dá)到立體成像。第13頁/共27頁位相差板法：微位相差板法是臺(tái)灣光電研究院研究成功的一種裸眼立體顯示技術(shù)。使用微位相差板改變光的偏極態(tài)來達(dá)到左、右視圖的分離。微位相差板立體顯示器不需要戴眼鏡，但是視角很小，需要和頭部跟蹤裝置配合使用

n第14頁/共27頁特殊照明法：線光源照明法的立體顯示器在LCD的像素層后使用一系列并排的線狀光源給像素列提供背光照明，線光源寬度極小并與液晶屏的列像素平行。密集的線光源照明使奇、偶列像素的圖像傳輸路徑分離，使左、右眼看到對(duì)應(yīng)的畫面。第15頁/共27頁透射式全息顯示圖像：透射式全息顯示圖像屬于一種最基本的全息顯示圖像。記錄時(shí)利用相干光照射物體，物體表面的反射光和散射光到達(dá)記錄干板后形成物光波；同時(shí)引入另一束參考光波（平面光波或球面光波）照射記錄干板。對(duì)記錄干板曝光后便可獲得干涉圖形，即全息顯示圖像。再現(xiàn)時(shí)，利用與參考光波相同的光波照射記錄干板，人眼在透射光中觀看全息板，便可在板后原物處觀看到與原物完全相同的再現(xiàn)虛像。

第16頁/共27頁反射式全息顯示圖像：將物體置于全息板的右側(cè)，相干點(diǎn)光源從左方照射全息板。將直接照射至全息板平面上的光作為參考光；而將透過全息板（未經(jīng)處理過的全息板是透明的）的光射向物體，再由物體反射回全息板的光作為物光，兩束光干涉后便形成全息顯示圖像。由于記錄時(shí)物光與參考光分別從全息板兩側(cè)入射，故全息板上的干涉條紋層大致與全息板平面平行。再現(xiàn)時(shí)，利用光源從左方照射全息板，全息板中的各條紋層宛如鏡面一樣對(duì)再現(xiàn)光產(chǎn)生出反射，在反射光中觀看全息板便可在原物處觀看到再現(xiàn)的圖像。

第17頁/共27頁體積式原理圖第18頁/共27頁合成式全息顯示圖像合成式全息顯示圖像是指將一系列由普通拍攝物體的二維底片借助全息方法記錄在一塊全息軟片（或干板）上，再現(xiàn)時(shí)實(shí)現(xiàn)原物體的準(zhǔn)立體三維顯示的一種技術(shù)。實(shí)現(xiàn)再現(xiàn)物體360°環(huán)視像的另一種有效方法便是合成式全息顯示圖像。角度多路合成式全息顯示技術(shù)是一項(xiàng)集電影特技攝影、激光全息、光機(jī)電一體化、微機(jī)控制及納米感光材料等高新技術(shù)于一體的最新技術(shù)。第19頁/共27頁4部分3D產(chǎn)品全球首款裸眼3D筆記本東芝QosmioF750東芝56寸裸眼3D電視原型機(jī)第20頁/共27頁LG的3D產(chǎn)品第21頁/共27頁任天堂3DS第22頁/共27頁易維視推出多視點(diǎn)轉(zhuǎn)換處理器雙視點(diǎn)內(nèi)容已成為事實(shí)上的三維影視內(nèi)容工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而裸眼三維顯示基本上是多視點(diǎn)顯示方式，因此多視點(diǎn)轉(zhuǎn)換技術(shù)是裸眼三維顯示的關(guān)鍵技術(shù)。目前多視點(diǎn)裸眼三維顯示設(shè)備需要離線制作內(nèi)容，使用專用軟件播放。使用EVT301，可實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)單視點(diǎn)/雙視點(diǎn)內(nèi)容的多視點(diǎn)裸眼三維顯示，架起內(nèi)容與裸眼三維顯示之間的橋梁第23頁/共27頁優(yōu)缺點(diǎn)視察擋板法：無需其他輔助設(shè)備，能2D\3D切換，但有效像素低，光源被遮擋，亮度低。透鏡陣列法：畫面明亮，觀看簡便，但對(duì)屏面與柱狀透鏡的配準(zhǔn)位置要求較高，圖像的清晰度亦受到柱狀透鏡屏密度的限制。微鏡投影法：對(duì)光源要求較高，體積大。微位相差板法：畫面清晰，視角很小，需要和頭部跟蹤裝置配合使用。指向光源法：易實(shí)現(xiàn)大屏幕，機(jī)構(gòu)簡單，可2D\3D轉(zhuǎn)換，但是整體亮度低。透鏡全息法：圖像清晰逼真，景深較大，其光源激光會(huì)帶來特有的散斑效應(yīng)的弊病，即再現(xiàn)像面上附有微小而隨機(jī)分布的顆粒狀結(jié)構(gòu)。反射全息法：消除了激光的散斑效應(yīng)，但作大屏幕技術(shù)難度較大；景深不太大，距記錄介質(zhì)平面較遠(yuǎn)處的圖像有點(diǎn)模糊不清。合成式全息法：是目前記錄并顯示伴有活動(dòng)圖象的三維立體影像的最佳方法。隨著液晶顯示技術(shù)及納米級(jí)實(shí)時(shí)記錄介質(zhì)材料的研制開發(fā)，角度多路合成式全息顯示技術(shù)將會(huì)發(fā)展成為新一代具有可持續(xù)發(fā)展的科研項(xiàng)目及值得巨大投入的研究課題。

體積式全息法：會(huì)產(chǎn)生散射的效應(yīng)，缺點(diǎn)是影像中央必須有一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，靠近軸心的影像旋轉(zhuǎn)速度較慢，立體影像較不清晰第24頁/共27頁5存在的問題1、

亮度、分辨率、視點(diǎn)2觀眾身體的不良反應(yīng)。在收看3D電視時(shí)出現(xiàn)的頭暈、嘔吐現(xiàn)象。也出現(xiàn)在裸眼3D技術(shù)上，，因?yàn)?/p>