3D显示技术

本书是一本全面、系统地介绍3D显示技术的图书。简要介绍3D显示的历时、现状与展望；详细说明人眼立体视觉原理；重点阐述双目立体显示、光遮挡型立体显示和光折射型立体显示；系统介绍光场式立体显示、全息显示；针对3D显示的发展现状，详细介绍三维显示测量与视觉健康；针对3D显示的发展趋势，详细介绍虚拟现实与增强现实中的三维显示技术。

3D显示是显示的未来，是大数据时代显示巨量信息的载体，是实现健康显示的有效途径。本书在结合政、产、学、研多年科研成果和工程实践的基础上，系统地介绍了3D显示的基本原理、实现技术，以及存在的问题与对策。全书分为四部分：第一部分包括第1章和第2章，介绍3D显示技术的基本概念；第二部分包括第3～6章，介绍基于眼镜、光栅、指向背光等传统光学元件的2视点与多视点3D显示技术；第三部分包括第7～9章，介绍光场3D、体3D、全息3D等真3D显示技术；第四部分包括第10～12章，介绍视错觉3D显示技术、AR/VR中的3D显示技术及应用，以及3D显示的画质提升与视疲劳对策。

马群刚，浙江东阳人，理学博士，正高级工程师，工业和信息化部电子科学技术委员会委员，科技部大湾区科技创新协调发展委员会委员，长期从事集成电路与新型显示领域的科技工作，新型显示方向两年海外学习经历。主持或参与完成国家科研项目10余项，发表学术论文30余篇，申请发明专利70余件，出版学术专著6部。夏军，江苏泰兴人，工学博士，东南大学教授，长期从事信息显示技术的研究、评测和标准化工作，现任全国专业标准化技术委员会委员，光学学会全息与光信息专业委员会委员，图像图形学会立体图像技术专业委员会委员，物理学会液晶分会专业委员会委员。先后主持和参与完成了国家自然科学基金项目、科技部973计划项目、科技部863计划项目、国防预研项目等10余项，获得省科技进步一等奖1项。在国内外核心刊物发表SCI论文100余篇，获授权发明专利40余项。

目录第 1章 绪论11.1 3D显示技术的发展11.1.1 显示技术的发展规律11.1.2 3D显示技术的发展历程51.2 3D显示技术的类别91.2.1 3D显示技术的分类91.2.2 各类3D显示技术的优缺点121.3 3D显示技术的应用141.4 3D显示技术的挑战17本章参考文献19第 2章 立体视觉与3D显示252.1 人眼的视觉功能252.1.1 人眼视觉系统252.1.2 单眼视觉功能282.1.3 双眼视觉功能322.2 深度线索352.2.1 心理深度线索352.2.2 运动深度线索382.2.3 立体深度线索412.2.4 生理深度线索432.2.5 深度感知范围462.3 3D显示中的视觉线索492.3.1 3D空间再现的基本要素492.3.2 双目视差式3D显示512.3.3 单目聚焦式3D显示552.3.4 2D视图转3D显示57本章参考文献61第3章 眼镜式3D显示技术673.1 色差式3D显示技术673.1.1 颜色视觉理论与分色3D显示673.1.2 宽带分色3D显示技术693.1.3 窄带分色3D显示技术713.2 偏光式3D显示技术733.2.1 偏振光与3D显示733.2.2 被动式偏光3D显示技术763.2.3 主动式偏光3D显示技术793.2.4 双屏式偏光3D显示技术813.3 快门式3D显示技术833.3.1 快门式3D显示的基本原理833.3.2 快门式3D显示的课题863.3.3 快门式3D显示的串扰对策88本章参考文献91第4章 光遮挡型3D显示技术954.1 视差光栅3D显示技术954.1.1 上视差光栅3D显示技术954.1.2 下视差光栅3D显示技术994.1.3 双视差光栅3D显示技术1024.1.4 阶梯视差光栅3D显示技术1034.1.5 偏光光栅3D显示技术1064.2 动态视差光栅技术1094.2.1 2D/3D切换型视差光栅技术1094.2.2 时间分割型视差光栅技术1114.2.3 移动型视差光栅技术1144.3 自由立体显示的评价参数1174.3.1 视点与瓣1174.3.2 最佳观看距离120本章参考文献122第5章 光折射型3D显示技术1275.1 柱透镜光栅3D显示技术1275.1.1 柱透镜光栅3D显示原理1275.1.2 倾斜透镜光栅3D显示技术1315.1.3 移动透镜板3D显示技术1355.2 棱镜光栅3D显示技术1365.3 液晶透镜光栅3D显示技术1385.3.1 非均匀盒厚液晶透镜光栅3D显示技术1395.3.2 LCP柱透镜光栅3D显示技术1415.4 GRIN液晶透镜光栅3D显示技术1445.4.1 GRIN液晶透镜与3D显示1445.4.2 GRIN液晶透镜的设计技术1485.4.3 局部2D/3D显示切换技术1525.4.4 纵横2D/3D显示切换技术1565.4.5 扫描式GRIN液晶透镜技术159本章参考文献161第6章 指向背光3D显示技术1676.1 光折射型指向背光3D显示技术1676.1.1 单凸透镜结构指向背光技术1676.1.2 3D膜结构指向背光技术1686.1.3 棱镜阵列结构指向背光技术1716.1.4 透镜阵列结构指向背光技术1726.1.5 扫描视差背光技术1736.2 光反射型指向背光3D显示技术1756.2.1 契型沟槽结构指向背光技术1756.2.2 散射图案结构指向背光技术1786.2.3 椭圆反射镜结构指向背光技术1796.3 光衍射型指向背光3D显示技术1826.3.1 体全息光学元件指向背光技术1826.3.2 像素型光栅结构指向背光技术184本章参考文献187第7章 光场3D显示技术1917.1 光线空间与光场显示1917.1.1 光线空间与光场近似1917.1.2 光场3D显示的分类1957.1.3 光场成像与光场显示1997.2 集成成像3D显示技术2027.2.1 集成成像3D显示原理2037.2.2 集成成像与多视点显示2067.2.3 深度反转的解决对策2087.2.4 图像视域扩展技术2117.2.5 图像景深扩大技术2147.2.6 图像分辨率提升技术2177.2.7 集成成像2D/3D切换技术2197.3 多层成像3D显示技术2227.3.1 多层成像3D显示原理2227.3.2 压缩光场显示技术225本章参考文献230第8章 体3D显示技术2358.1 基于发光介质的固态体3D显示2358.1.1 基于固体介质能量跃迁的固态体3D显示2358.1.2 基于气体介质能量跃迁的固态体3D显示2388.1.3 基于化学染料的固态体3D显示2388.1.4 基于喷墨印刷的固态体3D显示2408.2 基于旋转屏幕的动态体3D显示2418.2.1 基于阴极射线球法的动态体3D显示2418.2.2 基于旋转发光二极管阵列的动态体3D显示2428.2.3 基于激光扫描螺旋旋转面的动态体3D显示2428.3 全息体显示2468.3.1 基于激光投影仪的全息体显示2468.3.2 基于ZBLAN玻璃的全息体显示2478.3.3 基于空中投影系统的全息体显示2498.4 自由空间体3D显示2508.4.1 基于光学陷阱的自由空间体3D显示2518.4.2 基于等离子体的自由空间体3D显示2528.4.3 基于改良空气的自由空间体3D显示2538.4.4 基于声学悬浮的自由空间体3D显示2558.5 多平面体3D显示2588.5.1 基于多变焦镜头的体3D显示2588.5.2 基于多液晶屏幕的体3D显示2618.5.3 基于多投影机的体3D显示263本章参考文献264第9章 全息3D显示技术2679.1 全息3D显示的基本原理2679.2 全息图的计算方法2699.2.1 点云法2699.2.2 倾斜平面方法2739.2.3 多平面法2779.2.4 光场方法2819.3 全息3D显示器件2859.3.1 基于光调控的全息3D显示器件2859.3.2 基于电调控的全息3D显示器件2899.3.3 基于声光调制器的全息3D显示器件2909.3.4 全息3D显示的复振幅调制方法292本章参考文献298第 10章 视错觉3D显示技术30210.1 视错觉3D显示原理30210.1.1 视错觉的成因与类型30210.1.2 视错觉立体画与3D动画30610.2 景深融合3D显示技术30910.2.1 景深融合3D显示原理30910.2.2 亮度加法型景深融合3D显示技术31410.2.3 亮度除法型景深融合3D显示技术31710.3 基于Pulfrich效应的3D显示技术319本章参考文献323第 11章 VR/AR中的3D显示技术32611.1 虚拟现实中的3D显示技术32611.1.1 虚拟现实显示技术的分类32611.1.2 虚拟现实中的三维显示技术32811.2 增强现实中的三维显示技术33411.2.1 增强现实显示的分类33411.2.2 增强现实显示技术面临的问题33711.2.3 增强现实中的三维光场显示技术33711.2.4 增强现实中的全息显示技术34111.2.5 全息光学元件在增强现实中的应用347本章参考文献352第 12章 3D显示画质与视疲劳35412.1 串扰及其改善对策35412.1.1 眼镜式3D显示的串扰定义35412.1.2 自由立体显示的串扰定义35912.1.3 串扰的改善对策36312.2 摩尔纹及其改善对策36612.2.1 光栅3D显示的摩尔纹形成机理36712.2.2 摩尔纹的分类与对策37012.3 逆视及其改善对策37412.3.1 逆视的形成与改善37412.3.2 超多视点3D显示技术37712.3.3 人眼跟踪式3D显示技术38112.4 视疲劳及其改善对策38412.4.1 生理与心理因素对视疲劳的影响38412.4.2 3D图像对视疲劳的影响38812.4.3 显示设备对视疲劳的影响39112.4.4 视疲劳的评价与缓解措施392本章参考文献395