科技导报

作者：彭玉颜, 康家欣, 周雄图*, 张永爱, 郭太良, 吴朝兴

单位：1.福州大学物理与信息工程学院,福州350108；2.中国福建光电信息科学与技术创新实验室,福州350108；

关键词：3D显示,光场显示,集成成像光场显示,投影光场显示,层光场显示

基金：国家重点研发计划项目(2022YFB3606603)

三维（three-dimensional，3D）显示器是最有前途的显示器之一，可以提供逼真的3D图像，并有可能改变娱乐、教育、医疗保健、制造业和其他领域使用的消费电子产品[1-2]。根据是否存在显示机理和人眼视觉生理之间的矛盾，可将3D显示分为助视/光栅3D显示和真3D显示2大类。助视/光栅3D显示利用双目视差的原理，借助光栅、柱透镜等精密光学调控元件的分光作用，使左右眼接收到具有一定视差的图像，再通过大脑的融合实现立体观感[3]。然而，由于只提供了单一视差深度图像，存在辐辏调节矛盾，长时间观看会产生视觉疲劳、眩晕等不适感[4]。真3D显示是通过各种手段在空间里直接显示出物体图像或者物体在一定空间内成再现图像，不存在显示机理与人眼视觉生理之间的矛盾，没有立体观看疲劳[3]。真3D显示目前大致包括全息3D显示、光场3D显示（简称“光场显示”）和体3D显示。自1948年Gabor提出全息显示技术[5]及激光器的出现，全息3D显示得到快速发展。全息3D显示是利用光的干涉原理将3D物体发出光线的振幅和相位信息记录下来，然后利用光的衍射原理将其再现出来。如果能充分地记录3D物体的所有信息，那么全息3D显示理论上可以恢复现实场景的所有视觉信息，实现理想的3D显示。然而，现实场景的所有视觉信息是非常庞大的，对信息处理、传输的要求非常高，因此，要实现全彩色、高分辨率的动态全息3D显示需要信息处理能力极其强大的计算机。体3D显示利用显示源像素或是电离微粒子在空间中构建真实的体像素点，再现的3D图像立体感强[6]。这种方法原理简单且易于批量化制备，但是其显示的3D图像尺寸比较小，要实现大尺寸的、体像素点不会相互遮挡的体3D显示是该技术的难点。相比于全息3D显示和体3D显示，光场显示具有数据量小（只关注物体表面的光强度）、结构简单、更易实现等优点，使得其获得更多研究人员的青睐[7-8]。根据重建光场数据的方式不同，光场显示技术可以分为集成成像光场显示、投影光场显示和层光场显示3大类。

来源：2025年第2期

《科技导报》期刊编辑部

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