3D影像技术之一的积分影像(Integral Photography)方式，利用自然光显示影像，观视时不需使用特殊眼镜，非常适合显示高画质影像。日本放送协会(NHK)以积分影像技术为平台，开发裸眼超高画质积分影像方式3D电视。积分影像方式3D电视可以实现即时动画摄影与显示，再生影像的解析度主要取决于镜片板的间距，以及摄影与显示元件的解析度。

接着本文要介绍摄影与显示系统使用全解析超高画质技术，显示系统使用密度比传统高2倍的镜片板，构成的超高画质积分影像方式裸眼3D电视。

发展定位

3D显示技术主要分成三种:利用两眼视差在大脑内部建构3D影像、在空间上直接描绘3D影像、利用立体知觉直接描绘3D影像；与传统2D比较，3D显示必需表现的次元(dimension)非常多，要完全满足立体视觉的两眼视差、辐辏、焦点调整、运动视差等生理要因，必需克服许多技术。

随着3D电视的实用化，消费者更强烈要求不需使用特殊眼镜的裸眼高画质3D显示器。其中积分影像与全像(Hologram Photography)方式，除了满足不需使用特殊眼镜的要求之外，对改善长时间观视3D影像，经常发生的眼睛疲劳、晕​​眩、呕吐感等问题具有正面帮助。

全像(HP)方式可作非常理想的3D影像显示，缺点是全像3D要求使用具备大量波长等级的显示元件，此外画素资料的计算量非常庞大。最近几年超高画质元件的开发非常热络，间接牵动全像3D显示器的研究，以往不易制作波长等级的画素，利用光学镜片扩大绕射角度等方式，同样可以

实现3D显示目的。至于庞大影像资料的计算，英国研究单位曾经表示开发一般PC用简化型演算软体，不过至今迟迟未见实用化。

积分影像(IP)方式3D电视主要是以积分影像技术基本原理，如图一所示它使用镜片板(lens plate)与底片(film)拍摄被照体、显示3D影像，图中构成镜片板的微小镜片称作「要素镜片」，利用要素镜片产生的被照体影像称作「要素影像」。

摄影时镜片板产生的要素影像群利用底片取得，显示时再利用此要素影像群与镜片板，使被照体产生的光线与等价光线再现，形成所谓的空间影像。

《图一 IP立体影像的动作原理》

裸眼3D影像技术之一的积分影像(IP)方式，应用在即时产生被照体3D动画影像系统，会面临以下两大课题，分别是深处反转的倒立视像及使用底片方式，无法即时产生3D动画影像。

为避免倒立影像，必需使每个要素影像点对称反转，进行此反转可使用折射率分布镜片。折射率分布镜片从中心远离半径，折射率会随着呈二次方减少，使用光线蛇行周期3/4长度的折射率分布镜片，就可以获得点对称反转的要素影像。至于即时拍摄、显示动画的要素影像群，拍摄时改用千万画素CCD等成像元件，显示时使用液晶显示器等显示元件即可。

《图二 折射率分布型镜片结构的动作原理》

试作系统特性

由图三可知成像设备主要是由:

等光学元件构成，摄影时使用深处控制镜片产生被照体的实像，如此一来就可以调整显示的3D影像深处位置，例如面对镜片板，被照体的实像会在摄影机端产生时，显示的再生影像则在镜片板形成摄影机对此实像取得的要素影像群，此时为避开深处影像发生反转逆视像(倒立影像)，摄影设备使用折射率分布镜片构成的阵列镜片板。

此外为了使来自阵列镜片板的光线高效率入射到摄影机，阵列镜片板与摄影机之间设置集光镜片。

《图三 IP-TV的基本结构图》

RGB各色有效画素7680(H)×4320(V)，阵列镜片板镜片数400(H)×259(V)。显示设备使用投影器将摄影机取得的要素影像群投影到扩散银幕，再利用银幕前面双凸镜片构成的阵列镜片板产生再生影像。投影到扩散银幕的影像一旦发生歪斜，产生的再生影像画质会劣化，此时必需使用要素影像群歪斜处理技术，进行电气性补正歪斜，避免再生影像画质劣化。

显示器特性与摄影设备一样，具有RGB各色7680(H)×4320(V)有效画素，阵列镜​​片板镜片数400(H)×250(V)，要素镜片的间距密度比传统高2倍设置。

上记摄影与显示设备的阵列镜片板呈三角排列，各方向的实质镜片间距水平方向变成1/2倍，垂直方向变成倍，以动画系统而言，该全解析度超高画质是目前解析度最高等级。

虽然提高再生影像的解析度，要求高密度设置复数要素镜片，不过单位要素影像的画素很少，不易产生有深处感的再生影像，因此本试作系统的要素镜片数量设定成与WQVGA画素数相同程度。

摄影与显示实验

˙解析度特性

再生影像的解析度受到以下因素影响:

因此利用要素镜片投影的要素影像界限空间频率，要求第二到四项，限制在最小值。本试作系统主要透过要素影像的画素间距，限制投影的要素影像界限空间频率。

视域特性

观赏积分影像(IP)方式3D电视，即使上下左右任何方向，都能够依照观视者的位置轻松观视3D影像。不过基本上观视者可移动范围(视域)，面对一个要素影像的光线对应一个要素镜片，它的放射领域受到一定限制，例如要素影像的形状为圆形时，视域就变成圆锥形。

再生影像

积分影像(IP)方式3D电视的主要课题必需制作复数微小要素画素，因为镜片数量(MH×MV)会左右解析度极限。此外要素画素内的画素数决定左右视域与远方解析度，画素数是二次元影像的N2倍，因此成为高画质积分影像(IP)方式3D电视未来实用化时，必需克服的技术课题。

未来展望

以上介绍利用积分影像(IP)方式试作3D电视的技术，试作系统镜片板的镜片数量比传统增加4倍，显示设备以2倍高密度排列镜片提高解析度。

有关画素间距决定的空间频率，实验证实深处领域±100mm的再生影像，具备10%以上的变调度，在240视域角度范围内，任何着观视位置都可以轻易观视影​​像变化。

上记超高画质积分影像方式裸眼3D电视的试作系统的空间频率，若与高画质观视时比较只有1/3，产生实用等级的再生影像时，要求要素镜片与画素两者高精细化。

由于千万画素CCD成像元件已经商品化，因此研究人员利用超精密连续滚筒式网版印刷技术，开发要素镜片的量产技术。

一般认为随着光学机器排列精度、电气性影像歪斜补正精度、要素镜片间距与画素间距的提高，不久未来超高画质积分影像方式裸眼3D电视，可望进入实用化阶段。