探讨光场显示技术的研究现状与发展趋势

摘要：目前常用的三维显示技术，一般是通过人眼的双目视差和视觉暂留效应实现的三维效果。由于丢失了深度信息，会引起辐辏调节冲突，使观看者产生不适感。光场显示是通过复现物体表面光线的真三维显示技术，其拥有良好的用户体验，符合人们对于未来显示的需求。文章梳理了各种光场显示技术的原理和特点，分析了国内外光场显示技术的发展现状，整理了国内外的研究进展和代表性样机的性能，最后对我国光场显示的发展进行了展望。我国光场显示虽然起步稍晚，但经过多家科研机构的一致努力，已在国际上拥有一定的地位。

关键词：光场显示；三维显示；集成成像；近眼显示；悬浮光场显示

研究表明，人类通过视觉获取的信息占80％以上[1]，然而，传统的二维（Two?dimensional,2D）显示只能获取空间物体某一截面的2D图像信息，由于缺乏真实的深度信息，在展示高纬度的图形时会造成混淆，无法正确表示空间关系和深度信息。因此，具有更好沉浸感的三维（Three?dimensional,3D）显示技术应运而生，是新型显示技术的重要发展方向。

根据引起人眼立体机制的不同，现有的3D显示可分为助视3D显示、双目视差3D显示和真3D显示三大类（如图1）。观看者需要佩戴眼镜的助视3D显示技术随着年3D电影《阿凡达》的上映已成熟并商业化；双目视差3D显示是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。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。

对比前两种3D显示技术，真3D显示（大致分为光场显示和全息显示两种），可以提供近乎真实的3D图像信息和真正的物理景深，在3D传感器[2-3]、3D电视[4]、医学成像[5]等方面取得了很好的进展。全息显示理论上可以恢复空间物体全部的视觉信息，重构出完全逼真的场景。然而，由于需要处理大量的场景数据，在计算速度和传输速率方面有明显的技术限制，因此，很难实现多色和高分辨率的动态场景显示[6]；而光场显示只

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