裸眼3D技术之柱状透镜技术知识解析

裸眼3D 显示技术随着人们生活水平的提高以及对生活品质的不断追求，近些年来电影行业热衷的3D大片颇受人们的欢迎，但是传统3D电影需要佩戴专业的眼睛才能够观看，而长时间佩戴这类眼睛容易让人产生恶心、头晕等症状，甚至于损坏观众的视力，特别是对于戴有近视镜的观众使用起来更不方便。

同时经过多次观看3D电影后可以发现，现如今的3D电影在图像亮度以及视频清晰度上都不是很理想，直接影响着观众的观看效果。

以上这些问题都限制着传统3D显示技术的发展，同时也促使着裸眼3D技术的加速研发。

现如今裸眼3D的呼声越来越高，但是这种显示技术在研发上还有很多的问题需要解决。

1 裸眼3D显示技术原理以及研究现状裸眼3D技术可以分为光屏障式、柱状透镜式以及方向性背光3D技术。

早在09年，美国的PUREDERTH公司研究开发出来的多层显示技术(MLD)就是一种裸眼3D显示技术，这种技术的好处是不会让观众产生观看的不良反应，如恶心，眩晕等。

同时这种技术还突破了视野以及角度的限制，使得观看场所可以进一步的扩大。

最为个性化的一点是，使用这种3D显示技术还可以添加二维的字幕。

目前该技术已经在美国拉斯维加斯地区推广使用。

相比较于MLD技术，柱状透镜式3D显示技术就不具有什么优势。

柱状透镜式顾名思义就是要使用到柱状的透镜。

在液晶显示屏幕前加装一排柱状的透镜，这样图像就会呈现在透镜的焦平面上。

从而将图像中的各个像素点通过透镜呈现在人的两个眼睛中，一旦像素点的光通过不同的角度进入左右眼后，人就会在大脑中将双眼所接收到的图像进行叠加形成3D图像。

柱状透镜式3D显示技术与其他的显示技术相比，主要优势就是在于能够达到图像的亮度要求，但是图像毕竟是通过了一层透镜呈现在观众眼前，所以在图像的分辨率上很难有更大的突破。

而且在液晶屏幕前加装透镜需要更大的制造成本，后期维护成本也很高，不利于推广使用。

光屏障式3D显示技术是由夏普公司欧洲研发部的几位工程师共同研发出来的新型显示技术，该技术是通过在LCD液晶面板和内部发光器件之间增设偏振模和高分子层，当图像通过液晶面板显示在观众面前时，偏振模可以将左右眼接受的画面区分开来，从而在观众大脑中形成立体的显示画面。

两类主流裸眼3D技术各有千秋两类主流裸眼3D技术各有千秋视差障壁（Barrier）式裸眼3D技术是利用特定的算法，将影像交互排列，然后通过设置在显示器背光源和液晶面板之间的视差屏障，，将左眼及右眼可视的画面分开。

由于左眼或右眼观看屏幕的角度不同，利用这一角度差遮住光线就可将图像分配给左眼或右眼，经过用户大脑将这两幅有差别的图像合成为一幅具有空间深度信息的立体图像。

目前比较常见，也相对比较成熟的裸眼3D技术有两种，一种是视差障壁（Barrier）式，另一种是柱状透镜（Lenticular Lens）式。

其中显示面积较小的设备多选择前一种技术，而电视机、显示器等较大的设备更倾向于后一种技术。

两类主流裸眼3D技术各有千秋视差障壁（Barrier）式裸眼3D技术是利用特定的算法，将影像交互排列，然后通过设置在显示器背光源和液晶面板之间的视差屏障，，将左眼及右眼可视的画面分开。

由于左眼或右眼观看屏幕的角度不同，利用这一角度差遮住光线就可将图像分配给左眼或右眼，经过用户大脑将这两幅有差别的图像合成为一幅具有空间深度信息的立体图像。

这项技术出现的时间相对较长，也比较容易实现。

但它的缺点也很明显，就是背光模块因为被视差障壁阻挡，使得亮度也随之降低。

同时3D模式下屏幕的分辨率也会下降。

例如夏普公司曾经推出过一款采用这种技术的裸眼3D显示器，在3D模式下不仅亮度只有2D模式的一半，分辨率也会下降到120dpi左右，只有2D模式下的一半。

而柱状透镜（Lenticular Lens）式3D技术则是在LCD面板的最表层添加了一层密集的柱状透镜组，这样在每个柱透镜下面的图像的像素被分成几个子像素，样透镜就能以不同的方向投影每个子像素。

于是双眼从不同的角度观看显示屏，就看到不同的子像。

柱状透镜式裸眼3D技术的优点是，没有阻挡背光的模块，因此显示器亮度不受影响。

但它对观众观看屏幕时的角度有较严格要求，如果角度不合适则可能无法看到三维效果。

裸眼3D常识新知：柱状透镜技术
从技术上来看，裸眼式3D可分为光屏障式柱状透镜技术和指向光源三种。

裸眼式3D技术最大的优势便是摆脱了眼镜的束缚，但是分辨率、可视角度和可视距离等方面还存在很多不足。

在观看的时候，观众需要和显示设备保持一定的位置才能看到3D 效果的图像(3D效果受视角影响较大)，3D画面和常见的偏光式3D技术和快门式3D技术尚有一定的差距。

柱状透镜技术
柱状透镜—柱状透镜技术也被称为双凸透镜或微柱透镜3D技术，其最大的优势便是其亮度不会受到影响。

柱状透镜3D技术的原理是在液晶显示屏的前面加上一层柱状透镜，使液晶屏的像平面位于透镜的焦平面上，这样在每个柱透镜下面的图像的像素被分成几个子像素，这样透镜就能以不同的方向投影每个子像素。

于是双眼从不同的角度观看显示屏，就看到不同的子像素。

不过像素间的间隙也会被放大，因此不能简单地叠加子像素。

让柱透镜与像素列不是平行的，而是成一定的角度。

这样就可以使每一组子像素重复投射视区，而不是只投射一组视差图像。

之所以它的亮度不会受到影响，是因为柱状透镜不会阻挡背光，因此画面亮度能够得到很好地保障。

不过由于它的3D显示基本原理仍与视差障壁技术有异曲同工之处，所以分辨率仍是一个比较难解决的问题。

优点：3D技术显示效果更好，亮度不受到影响;
缺点：相关制造与现有LCD液晶工艺不兼容，需要投资新的设备和生产线。

裸眼3D立体显示技术详解 引言 众所周知，现实世界是一个三维空间，除去时间这一维度，现实世界是由长度、宽度和高度三个维度组成，我们每天就生活在这个三维世界中，而现有的显示设备大多数都只能显示二维信息，并不能带给人真实的三维感觉。

为了使显示的物体和场景具有深度感（也就是3D），人们纷纷对3D显示技术展开研究，经历了二十几年的发展，目前已取得了十分丰硕的成果。

  裸眼3D显示器被广泛应用于广告、传媒、示范教学、展览展示以及影视等各个不同领域。

区别于传统的双目3D显示技术，裸眼3D显示由于拥有其裸眼的独特特性，即不需要观众佩戴眼镜或头盔便可观赏3D效果，且其逼真的景深及立体感，又极大提高了观众在观看体验时的视觉冲击力和沉浸感，成为产品推广、公众宣传及影像播放的最佳显示产品。

然而，观众不佩戴任何设备又是如何感知3D的呢？ 1、裸眼如何感知3D 现实世界是三维世界，人眼观看物体时看到的图像具有位差，两幅图像之间的偏差我们称之为视差（disparity/parallax）。

正是这种视差，使人们能区别物体的远近，并获得立体感。

根据视差值的不同，视差又可分为正视差（posiTIve parallax），负视差（negaTIveparallax）和零视差（zero parallax）。

当观众在观看时，正视差使人产生物体深入屏幕的感觉；负视差使人产生物体悬浮于屏幕外的感觉；零视差是正视差和负视差的分界，物体刚好被投射到屏幕上，即我们常说的零平面。

夏天夜晚的星星离我们很远，我们观看星星的视线几乎是平行的，这时视差接近于零，人眼难以区分星星的距离，因而我们觉得星星距离我们同样远，繁星仿佛在一个平面上没有立体感。

人的大脑是一个极其复杂的神经系统，它可以将映入双眼的两幅具有视差的图像，经视神经中枢的融合反射，以及视觉心理反应便可产生三维立体感觉。

利用这个原理，我们可以将两幅具有视差的左右图像通过显示器显示，将其分别送给左右眼，从而获得3D感。

裸眼3d柱透镜光栅膜光学测量方法全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：裸眼3D柱透镜光栅膜是一种可以裸眼观看3D效果的光学元件，其主要原理是通过光栅的特殊形状和柱透镜的设计，使得通过不同位置的光线经过膜片后产生不同的视差，从而呈现出立体效果。

而要对裸眼3D柱透镜光栅膜进行光学测量，需要考虑到其光学特性、光学参数以及光学性能等多个方面。

在进行裸眼3D柱透镜光栅膜的光学测量之前，需要准备好相应的实验设备和仪器。

常用的光学测量设备包括光栅衍射仪、激光干涉仪、白光干涉仪等。

这些设备可以帮助我们对裸眼3D柱透镜光栅膜的厚度、透射率、反射率、光栅形状等参数进行精确的测量。

在测量裸眼3D柱透镜光栅膜的厚度时，可以利用光栅衍射仪进行测量。

通过对透射或反射的光线进行衍射实验，可以得到膜片的厚度信息。

而对透射率和反射率的测量，则可以通过激光干涉仪和白光干涉仪来实现。

这些仪器可以通过干涉条纹的形成来确定光线的透射率和反射率，从而得到膜片的光学性能。

对裸眼3D柱透镜光栅膜的光学参数进行测量时，还需要考虑到其光栅形状的影响。

光栅的形状对裸眼3D效果的呈现有着重要的影响，因此需要对光栅的形状进行精确的测量。

这可以通过显微镜、扫描电子显微镜等设备来实现，从而得到光栅的形状参数。

裸眼3D柱透镜光栅膜的光学测量方法是一个复杂而细致的过程。

只有通过科学的测量方法和精确的实验设备，才能对其光学性能进行准确的评估。

随着技术的不断进步，相信在未来裸眼3D柱透镜光栅膜的光学测量方法会得到进一步的完善和提高，为裸眼3D技术的发展提供更好的支持和保障。

第二篇示例：裸眼3D柱透镜光栅膜是一种能够实现裸眼立体观影效果的光学膜材料。

相比传统的3D眼镜，裸眼3D柱透镜光栅膜具有更加舒适的佩戴体验，而且能够更好地保护用户的视力。

那么，如何进行光学测量来确保裸眼3D柱透镜光栅膜的制作质量呢？下面将介绍一种光学测量方法，帮助制造商们更好地控制产品质量。

一、裸眼3D柱透镜光栅膜的概念及应用裸眼3D柱透镜光栅膜是一种通过光栅透镜设计实现裸眼立体影像效果的光学膜，其具有特殊的光学结构，可以在没有3D眼镜的情况下实现裸眼立体观影。

一、什么是3D立体？3D立体是结合数码科技与传统印刷输出的技术，用一组序列的立体图像去构成一张图片，图片表面履盖着一层的光栅所组成的。

光栅的作用是使图片上任何不同点的光线按特定的方向射入人的左眼与右眼。

根据研究，我们人类的眼睛在观察一个三维物体时，由于两眼水平分开在两个不同的位置上，所观察到的物体图像是不同的，它们之间存在着一个像差，由于这个像差的存在，通过人类的大脑，我们可以感到一个三维世界的深度立体变化，这就是所谓的立体视觉原理。

通过这种途径，人们不需要进行训练，也不需要借助仪器等工具，将图片直接放在眼前即可清晰明确地感受立体画面的奇妙乐趣。

如果图像是由一列连续动画所构成，那么当双眼上下移动或把光栅上下翻动时，双眼与光栅的角度将发生变化，我们也将看到一个接一个的连续图像，即看到一个动画或变画的效果。

3D立体技术诞生之日起，就以其新奇的变幻效果满足人们猎奇的眼球；立体视觉的产品画面简直让人触手可及；呼之欲出的立体逼真感，给人们带来强烈的视觉冲击，让人流连忘返、不忍舍去…… 随着电脑图片处理能力的迅速提高，印刷输出技术的日新月异，以及材料成本的不断降低和制作工艺的不断成熟，3D立体技术必将象彩色代替黑白一样，在几年内大面积取代平面世界的平淡无奇。

二、立体基础知识1)立体：描述物体上下左右前后的空间三维关系叫立体；2)立体图像：能够反映了物体的三维关系，再现了物体的空间感和真实感的图像称之为立体图像；3)立体原理（两眼视觉差原理）：因为人的两只眼睛之间有距离，观察现实物体时，两眼观察物体的角度有差异，即左、右两眼同时看到的同一物体因有视差的存在而略有不同，左眼看到的物体左面多一些，右眼看到的物体右面多一些，反映到大脑里，呈现出立体图像的感觉；4)光栅：有一定规则的条状（柱状、沟状）透镜所组成的薄片，这张薄片我们把它称之为光栅；其种类繁多常见的有：条形光栅、柱形光栅、环形光栅、弧形光栅、梯形光栅等；5)立体光栅：用于制作立体图片的材料叫作立体光栅；常见的立体光栅有：狭缝立体光栅、柱状立体光栅（膜材光栅、片材光栅、板材光栅）等；6)光栅图像：指印刷在光栅背面的平面图像称为光栅图像；7)光栅成像原理：从光栅的一边看过去，将看到在光栅薄片另一面上的一条很细的线条上的图像，而这条线的位置则由观察角度来决定。

裸眼3D简介计算机屏幕是平面二维的，我们之所以能欣赏到真如实物般的三维图像，是因为显示在计算机屏幕上时色彩灰度的不同而使人眼产生视觉上的错觉，而将二维的计算机屏幕感知为三维图像。

基于色彩学的有关知识，三维物体边缘的凸出部分一般显高亮度色，而凹下去的部分由于受光线的遮挡而显暗色。

这一认识被广泛应用于网页或其他应用中对按钮、3d线条的绘制。

比如要绘制的3d文字，即在原始位置显示高亮度颜色，而在左下或右上等位置用低亮度颜色勾勒出其轮廓，这样在视觉上便会产生3d文字的效果。

具体实现时，可用完全一样的字体在不同的位置分别绘制两个不同颜色的2d文字，只要使两个文字的坐标合适，就完全可以在视觉上产生出不同效果的3d文字。

如今主流的3D立体显示技术，仍然不能使我们摆脱特制眼镜的束缚，这使得其应用范围以及使用舒适度都打了折扣。

而且不少3D技术会让长时间的体验者有恶心眩晕等感觉. 于是，3D立体显示能够持续发展的动力，就落到了裸眼3D显示技术这一前沿科技身上。

主流裸眼3D显示技术(以下技术资料参考自微型计算机官方网站) 目前主要的裸眼3D显示技术都是在以下这两种技术的基础上改良而成的。

一是视差障壁技术，另一个为柱状透镜技术。

A.视差障壁技术看过之前系列的文章的朋友，或者还记得高中物理的朋友，应该知道电影院在放映3D电影时，广泛采用的是偏振眼镜法。

而视差障壁(Parallax Barrier)技术(它也被称为视差屏障或视差障栅技术)，与偏振眼镜法有些相似，不过一个需要通过眼镜，另一个却不需要。

视差障壁技术是由夏普欧洲实验室的工程师经过十年研究所的。

它的实现方法是使用一个开关液晶屏、偏振膜和高分子液晶层，利用液晶层和偏振膜制造出一系列方向为90°的垂直条纹。

这些条纹宽几十微米，通过它们的光就形成了垂直的细条栅模式，称之为“视差障壁”。

而该技术正是利用了安置在背光模块及LCD面板间的视差障壁，在立体显示模式下，应该由左眼看到的图像显示在液晶屏上时，不透明的条纹会遮挡右眼；同理，应该由右眼看到的图像显示在液晶屏上时，不透明的条纹会遮挡左眼，通过将左眼和右眼的可视画面分开，使观者看到3D影像。

常用旳3D显示设备都是需要眼镜旳，眼镜旳作用就是通过技术手段让左眼看到左图像、右眼看到右图像，根据两幅图像之间微小旳视察，就能给人脑模拟出立体旳感觉。

裸眼3D要做旳就是把眼镜所实现旳功能转移到屏幕上，下面就来具体解读。

我们懂得3D眼镜有红蓝、快门、偏振这几种技术，而裸眼3D同样分为三种技术：视差屏障、柱状透镜、指向光源。

一. 视差障碍：视差屏障技术运用液晶层和偏振膜制造出一系列明暗相间旳条纹（视差栅栏）。

在立体显示模式下视差栅栏会被激活，双眼旳间距产生旳微小视差会导致不透光条纹遮挡左右眼，使得左眼和右眼看到旳像素并不相似。

视差屏障技术与既有旳LCD液晶工艺兼容，只在自屏幕表面额外镀一层膜，再对屏幕驱动电路做某些改造与匹配即可，因此在量产性和成本上较具优势，但由于挡光，其画面亮度只有2D屏旳1/4。

二.柱状透镜柱状透镜技术旳原理是在液晶显示屏旳前面加上一层柱状透镜，并使液晶屏旳像平面位于透镜旳焦平面上，这样柱状透镜就能以不同旳方向投影每个子像素。

于是双眼从不同旳角度观看显示屏，就看到不同旳子像素。

其实柱状透镜技术我们小时候就体验过了，那种从不同角度可以看到不同图案旳塑料直尺，她们旳原理是基本相似旳。

柱状透镜技术旳画面亮度基本不受到影响，3D显示效果更好，但其有关制造与既有LCD 液晶工艺不兼容，需要投资新旳设备和生产线，生产成本比较高。

三.指向光源指向光源3D技术搭配分布在左右两侧旳两组不同角度旳LED，配合高刷新率旳LCD面板和反射棱镜模块，让画面以奇偶帧交错排序方式，分别反射给左右眼。

指向光源技术中最表层旳汇聚透镜与柱状透镜类似，但内层还设有三棱镜、导光板和两组不同旳光源，因此构造更加复杂成本也很高，目前还停留在研究室当中。

三种裸眼三D技术总结：视差屏障与柱状透镜技术上类似于偏振式3D眼镜，都是通过将液晶面板旳不同区域显示不同内容，然后各自输出给左右眼来实现，也叫空间多功裸眼3D技术。

这种技术旳缺陷是会牺牲辨别率，如果液晶面板旳物理辨别率是1920x1080，那么透过偏振式3D眼镜看到旳实际辨别率是1920x540（横向拆分），而视差屏障与柱状透镜裸眼3D旳实际辨别率是960x1080（纵向拆分）。

裸眼3D技术解析一部电影《阿凡达》让无数普通用户感受到了3D技术所带来的奇妙体验，随后3D电视、3D显示器和3D笔记本等产品快速进入到了市场当中。

这种需要用佩戴特殊眼镜来获得立体视觉效果的技术成为了很多人谈论的焦点。

然而，当大家还在对眼镜3D技术褒贬不一时，裸眼3D已经悄悄地登上了舞台。

·眼镜3D时代或将终结3D技术虽好，但是它对软硬件设备的要求比较高。

目前主流的眼镜3D技术有两种：主动快门式3D和偏光式3D。

虽然这两种3D技术的成像原理不同，但是它们都需要3个要素，那就是：特定的显示屏幕、3D眼镜和独有软件支持。

硬件设备要求苛刻，软件资源非常有限，这些不利条件直接导致了眼镜3D产品“叫好不叫座”的现象，虽然很多人对3D产品体现出了兴趣，但是愿意为它买账的人确实少之又少。

而且另外需要提到的是，3D产品的价格通常要高出同级别普通产品50%以上，高昂的价格也是3D产品普及的一道屏障。

主动快门式3D眼镜偏光式3D眼镜想看3D么？先戴个“墨镜”吧！“我平常从不戴眼镜，但是看3D视频的时候必须要戴上那么一个东西，感觉很别扭，并且戴上它之后整个光线就变暗了”，笔者随机采访了一位体验过3D笔记本的朋友，他这样说到。

的确，目前的3D技术在实现立体效果的同时要牺牲很多东西，比如说画质、分辨率和亮度。

拿偏光式3D来说，它无法支持到1080p全高清分辨率。

而主动快门式3D虽然支持全高清，但是会损失一定亮度，并且3D眼镜需要电力支持，要经常进行充电。

也许这些眼镜3D的“硬伤”会致使这种技术无法走的更远。

·裸眼3D来了！以上一切的一切说明，3D要“裸”起来才是硬道理！说起裸眼3D，率先采用该技术的产品应该是任天堂的3DS，这家一向以“顽固”著称的厂商在技术运用上倒是相当超前的。

随后，东芝在今年7月份发布了全球首款裸眼3D笔记本，完全摆脱了眼镜的束缚。

业界首款裸眼3D笔记本东芝Qosmio F750裸眼3D效果到底如何？它的原理是什么？相信之前对裸眼3D不太了解的朋友们肯定会产生这样的疑问。