双目立体视觉及正交偏振 3D 显示

1.人眼的构造与成像原理

3.3D显示的条件

普通的平面二维显示器无法实现 3D 视觉效果是因为人们在看电视的时候，无论电视里的画面内容如何改变，人的双眼对屏幕画面某一点所产生的会聚角始终没有变化，水平视差一直处于零视差，所以看到的永远只是一个平面而没有立体深度感。产生这种现象的根本原因就在于左右眼看到了完全相同的画面。所以，如果我们能设法向左右两眼分别传输两组拍摄角度稍有不同的画面，并且让左右两眼都只能看到其对应的画面，就可以通过调节这两组画面之间细微的不同来调节双眼水平视差，使物体产生空间深度感，进而再现其空间定位以实现 3D 立体显
示。 由以上理论分析可以知道，3D 显示器要想使观众产生 3D 立体视觉效果，在屏幕上实现 3D 立体显示，有三个条件是必须具备的： 
（1） 需要左眼和右眼两路影像； 
（2） 两路影像是不同的，并且具有正确的视差； 
（3） 左右眼的两路影像要完全分离，左影像进左眼，右影像进右眼。

4.正交偏振 3D 显示系统 

4.1正交偏振 3D 显示系统的基本结构

正交偏振 3D 显示系统实现 3D 效果的工作过程有两个阶段。我们先假设TFT-LCD 前端出射的偏振光初始偏振方向为 0°，配套偏振眼镜的左眼镜片偏振方向为 0°，右眼为 90°。 
在第一阶段，不对 TN 副屏施加电压。此时 TN 副屏内的液晶分子由于连续弹性体理论和液晶分子的粘滞性呈现自然扭转 90°状态。由于液晶的光波导效应，由 TFT-LCD 前端出射的搭载了图像信息的偏振光在透过 TN 副屏时，其偏振方向会随着液晶分子的连续扭转而偏转 90°，如图所示。所以，当它透过 TN副屏后偏振方向从 0°变为了 90°，刚好与配套的偏振眼镜右眼镜片偏振方向平行，而与左眼垂直，因此只能透过右眼镜片被右眼接收。 
在第二阶段，对 TN 副屏施加驱动电压，此时 TN 副屏内的液晶分子由于液晶的电光效应会沿电场方向排列，液晶的光波导效应消失，由TFT-LCD 前端出射的偏振光在透过 TN 副屏时，其偏振方向不会发生任何改变。所以，当它透过 TN 副屏后偏振方向依然为初始方向 0°，刚好与配套的偏振眼镜左眼镜片偏振方向平行，而与右眼垂直，因此只能透过左眼镜片被右眼接收。 由于 TN 副屏的这种开关作用成功地分离出了两路偏振方向互相垂直的偏振光，每一路偏振光恰好只能通过一只偏振眼镜的镜片被一只眼睛接收。这时，只需要准备稍有不同且具有正确双眼视差的两路影像片源，左眼图面搭载于进入左眼的 0°偏振光，同时右眼画面搭载于进入右眼的 90°偏振光。这样，观众的右眼就只能观察到右眼画面而左眼只能观察到左眼画面，通过大脑皮层中枢神经系统的分析和融合作用，就能产生 3D 立体视觉效果。 

3.5立体图像对 

引用：刘璞. (2012). 正交偏振3D显示系统的研究. (Doctoral dissertation, 电子科技大学).