3D影像技術之一的積分影像(Integral Photography)方式，利用自然光顯示影像，觀視時不需使用特殊眼鏡，非常適合顯示高畫質影像。日本放送協會(NHK)以積分影像技術為平台，開發裸眼超高畫質積分影像方式3D電視。積分影像方式3D電視可以實現即時動畫攝影與顯示，再生影像的解析度主要取決於鏡片板的間距，以及攝影與顯示元件的解析度。

接著本文要介紹攝影與顯示系統使用全解析超高畫質技術，顯示系統使用密度比傳統高2倍的鏡片板，構成的超高畫質積分影像方式裸眼3D電視。

發展經緯

3D顯示技術主要分成三種:利用兩眼視差在大腦內部建構3D影像、在空間上直接描繪3D影像、利用立體知覺直接描繪3D影像；與傳統2D比較，3D顯示必需表現的次元(dimension)非常多，要完全滿足立體視覺的兩眼視差、輻輳、焦點調整、運動視差等生理要因，必需克服許多技術。

隨著3D電視的實用化，消費者更強烈要求不需使用特殊眼鏡的裸眼高畫質3D顯示器。其中積分影像與全像(Hologram Photography)方式，除了滿足不需使用特殊眼鏡的要求之外，對改善長時間觀視3D影像，經常發生的眼睛疲勞、暈眩、嘔吐感等問題具有正面幫助。

全像(HP)方式可作非常理想的3D影像顯示，缺點是全像3D要求使用具備大量波長等級的顯示元件，此外畫素資料的計算量非常龐大。最近幾年超高畫質元件的開發非常熱絡，間接牽動全像3D顯示器的研究，以往不易製作波長等級的畫素，利用光學鏡片擴大繞射角度等方式，同樣可以

實現3D顯示目的。至於龐大影像資料的計算，英國研究單位曾經表示開發一般PC用簡化型演算軟體，不過至今遲遲未見實用化。

積分影像(IP)方式3D電視主要是以積分影像技術基本原理，如圖一所示它使用鏡片板(lens plate)與底片(film)拍攝被照體、顯示3D影像，圖中構成鏡片板的微小鏡片稱作「要素鏡片」，利用要素鏡片產生的被照體影像稱作「要素影像」。

攝影時鏡片板產生的要素影像群利用底片取得，顯示時再利用此要素影像群與鏡片板，使被照體產生的光線與等價光線再現，形成所謂的空間影像。

《圖一 IP立體影像的動作原理》

裸眼3D影像技術之一的積分影像(IP)方式，應用在即時產生被照體3D動畫影像系統，會面臨以下兩大課題，分別是深處反轉的倒立視像及使用底片方式，無法即時產生3D動畫影像。

為避免倒立影像，必需使每個要素影像點對稱反轉，進行此反轉可使用折射率分佈鏡片。折射率分佈鏡片從中心遠離半徑，折射率會隨著呈二次方減少，使用光線蛇行週期3/4長度的折射率分佈鏡片，就可以獲得點對稱反轉的要素影像。至於即時拍攝、顯示動畫的要素影像群，拍攝時改用千萬畫素CCD等成像元件，顯示時使用液晶顯示器等顯示元件即可。

《圖二 折射率分佈型鏡片結構的動作原理》

試作系統特性

由圖三可知成像設備主要是由:

等光學元件構成，攝影時使用深處控制鏡片產生被照體的實像，如此一來就可以調整顯示的3D影像深處位置，例如面對鏡片板，被照體的實像會在攝影機端產生時，顯示的再生影像則在鏡片板形成攝影機對此實像取得的要素影像群，此時為避開深處影像發生反轉逆視像(倒立影像)，攝影設備使用折射率分佈鏡片構成的陣列鏡片板。

此外為了使來自陣列鏡片板的光線高效率入射到攝影機，陣列鏡片板與攝影機之間設置集光鏡片。

《圖三 IP-TV的基本結構圖》

RGB各色有效畫素7680(H)×4320(V)，陣列鏡片板鏡片數400(H)×259(V)。顯示設備使用投影器將攝影機取得的要素影像群投影到擴散銀幕，再利用銀幕前面雙凸鏡片構成的陣列鏡片板產生再生影像。投影到擴散銀幕的影像一旦發生歪斜，產生的再生影像畫質會劣化，此時必需使用要素影像群歪斜處理技術，進行電氣性補正歪斜，避免再生影像畫質劣化。

顯示器特性與攝影設備一樣，具有RGB各色7680(H)×4320(V)有效畫素，陣列鏡片板鏡片數400(H)×250(V)，要素鏡片的間距密度比傳統高2倍設置。

上記攝影與顯示設備的陣列鏡片板呈三角排列，各方向的實質鏡片間距水平方向變成1/2倍，垂直方向變成 倍，以動畫系統而言，該全解析度超高畫質是目前解析度最高等級。

雖然提高再生影像的解析度，要求高密度設置複數要素鏡片，不過單位要素影像的畫素很少，不易產生有深處感的再生影像，因此本試作系統的要素鏡片數量設定成與WQVGA畫素數相同程度。

攝影與顯示實驗

˙解析度特性

再生影像的解析度受到以下因素影響:

因此利用要素鏡片投影的要素影像界限空間頻率，要求第二到四項，限制在最小值。本試作系統主要透過要素影像的畫素間距，限制投影的要素影像界限空間頻率。

視域特性

觀賞積分影像(IP)方式3D電視，即使上下左右任何方向，都能夠依照觀視者的位置輕鬆觀視3D影像。不過基本上觀視者可移動範圍(視域)，面對一個要素影像的光線對應一個要素鏡片，它的放射領域受到一定限制，例如要素影像的形狀為圓形時，視域就變成圓錐形。

再生影像

積分影像(IP)方式3D電視的主要課題必需製作複數微小要素畫素，因為鏡片數量(MH×MV)會左右解析度極限。此外要素畫素內的畫素數決定左右視域與遠方解析度，畫素數是二次元影像的N2倍，因此成為高畫質積分影像(IP)方式3D電視未來實用化時，必需克服的技術課題。

未來展望

以上介紹利用積分影像(IP)方式試作3D電視的技術，試作系統鏡片板的鏡片數量比傳統增加4倍，顯示設備以2倍高密度排列鏡片提高解析度。

有關畫素間距決定的空間頻率，實驗證實深處領域±100mm的再生影像，具備10%以上的變調度，在240視域角度範圍內，任何著觀視位置都可以輕易觀視影像變化。

上記超高畫質積分影像方式裸眼3D電視的試作系統的空間頻率，若與高畫質觀視時比較只有1/3，產生實用等級的再生影像時，要求要素鏡片與畫素兩者高精細化。

由於千萬畫素CCD成像元件已經商品化，因此研究人員利用超精密連續滾筒式網版印刷技術，開發要素鏡片的量產技術。

一般認為隨著光學機器排列精度、電氣性影像歪斜補正精度、要素鏡片間距與畫素間距的提高，不久未來超高畫質積分影像方式裸眼3D電視，可望進入實用化階段。