裸眼立体(自由立体)显示原理与器件制作

自己从事裸眼立体(自由立体)已经有几年时间了，想总结总结，方便各位立体爱好者交流经验，后面会提供一些测试和使用裸眼立体的基本软件的制作方法与代码。转载请注明出处。。。。

现在就裸眼立体应用的比较广泛的有柱镜光栅式和狭缝光栅式。一般大家在市面上能买到的立体画(几元一张)或者是电影院的立体宣传海报都采用了柱镜光栅式的结构，因为在纸质印刷上，可以把点距做的很小，一个柱镜单元下可以覆盖多个点，这样就比较细腻。而市面上最早出的裸眼立体显示器，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解决匹配问题。但是狭缝式会导致显示亮度急剧降低，柱镜式便成为了新的方案。我们下面主要就讲讲裸眼立体的原理和柱镜式裸眼立体显示器(电视机)的制作。

立体原理就不多讲了，主要靠双眼视差。对于裸眼立体，一般是通过狭缝光栅或柱镜光栅将显示器显示的图像进行分光，使其显示的内容到达人的双眼时分别呈现不同的画面，这样就达到了立体的效果。狭缝式是靠在显示面板前方放置一个参数合适的狭缝，对显示的内容进行遮挡，在经过一定距离后，到达人眼的光线就被分开，如下图所示，人眼就能分别看到蓝色和绿色，这样就能产生立体效果。



柱镜光栅式也是采用了相同的原理，只不过实现的方式由狭缝换成了柱镜，柱镜光栅通过对光的折射作用，将不同的显示内容折射到空间中不同的地方，到达人眼时显示的内容也分开，这样也能产生立体效果。



不管是使用狭缝光栅还是柱镜光栅式，都需要在一个柱镜单元或狭缝单元下能够排布整数个像素单元，当然我们也可以采用多个柱镜或狭缝单元下排布整数个像素单元，这种补偿方式一般不会获得非常好的效果，我们以后再讲这种方式的实现。像素的点距是固定的，而柱镜光栅单元的节距(单个柱镜的长度)也是固定的，并且他们很大程度上是不可能相同的，也就是说一个柱镜单元下不可能刚好有8个子像素(这里按像素的最小单元做处理，一个像素含3个子像素，一般呈矩形RGB排列)，比如说是7个半子像素。那怎么办？通用的方法就是将柱镜光栅进行倾斜放置，角度合适的话就能覆盖8个子像素了。这个是一个简单的三角形原理，竖直放置光栅的时候，用的是直角边，而倾斜放置则用了斜边，斜边当然比直角边长，所以能覆盖更多的子像素了。示意图如下



倾斜放置是一点，柱镜的焦距也是一个问题。我们需要将柱镜很好的聚焦到显示器面板上，通常柱镜都不能达到这个要求，因此我们需要涂覆一层介质改变焦距，来满足这种要求。制作光栅的厂商有很多，大家都可以网上去找。按照这些简单的原理切割一块合适大小和角度的光栅，并涂覆介质，就可以贴在显示器上做成裸眼立体显示器了。怎么来确定角度合适呢？我们下面要讲到这个问题，至于大小合适我想应该没问题吧，照着显示器边框切就行了。

未完待续。。。

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