相關研究

3D 顯示技術從十五世紀發展自今，種類繁多，有許多通用的主流理論，

也有許多科學家各自研發的儀器，並有自己的特別技術，這些研究不外乎是把最 真實的影像以立體方式再次呈現在世人面前。

1.1.1 歷史背景

3D 一詞英文為 three dimension，即是指三維空間，也就是人類雙眼實際所 見的三度空間。3D 貣源最早可以追溯到西元前三世紀時的古希臘哲學家，同時 也是古典幾何學之父歐基里得(Euclid)，他早在兩千多年前就寫下「To see in relief is to receive by means of each eye the simultaneous impression of two dissimilar images of the same object」這段話[4]，表示出左、右眼看同一物體時，左右兩個 畫面不同這個事實。到了西元 1500 年左右，義大利文藝復興時期的天才藝術家 兼科學家達文西(Leonardo da Vinci)對於雙眼視覺現象方面的光學研究，如圖 1.2 所示[35]。

圖 1.2 達文西所繪雙眼視覺圖[35]。

隨後在西元 1600 年，義大利畫家恩波里(J. C. D. Empoli)將人類兩眼所見同 一物體的些微差別詳細畫出來，如下頁圖 1.3 所示[36]。當左右眼在同一位置分 別看到左右眼對應的圖畫時，此時大腦會自動把兩張圖合成有立體視覺的成像。

圖 1.3 恩波里所繪之雙眼視差圖[36]。

到了西元 1839 年，英國科學家惠斯通(C. Wheatstone)利用了人類雙眼看同一 物體有不同成像的原理，發明可讓雙眼觀看帄面圖像產生不同成像的 3D 眼鏡，

稱為惠斯通立體鏡(Wheatstone mirror stereoscope)，如圖 1.4 所示。圖 1.4 (b)為圖 1.4 (a)[37]裝置的示意圖。

(a)

(b)

圖 1.4 惠斯通立體鏡。 (a) 裝置實體圖[37]；(b) 裝置示意圖。

西元 1952 年，同樣是英國科學家布魯斯特(D. Brewster)發表一篇革新的研究，

「如何由雙眼視覺推知距離」。他仔細的研磨兩個曲率、焦距、反射率完全一模 一樣的鏡頭，當成立體攝影機的兩個鏡頭，然後將兩個鏡頭的折射光投射到同一 張底片上，成功拍出了立體照片。不同顏色的光有不同的折射率，因此三度空間 的照片，與一般的照片不同，有不同顏色的光折射後的相位差。當人載上一種特 殊材質的眼鏡，這些相位差在人的視覺上就看出立體的影像，並且將裝置設計出 來，如圖 1.5 所示，圖 1.5 (b)為圖 1.5 (a)[38]裝置的示意圖。而他之後又在西元 1849 年製造出第一部簡單功能的立體攝影機。

(a)

(b)

圖 1.5 布魯斯特立體鏡。 (a) 裝置實體圖[38]；(b) 裝置示意圖。

西元 1853 年，羅爾曼(W. Rollmann)在德國發明了紅藍眼鏡式(red-blue 3D glasses)立體顯示技術，過了幾年後，西元 1860 年，出現了第一張模擬左右眼視 覺的立體照片，如圖 1.6 所示[39]。靜態的 3D 影像或照片經過需多科學家多年 研究，到此大致已經有初步的成果和技術了。

圖 1.6 第一張左右眼視覺照片圖[39]。

二十世紀開始，動態的 3D 影像陸續被科學家研究和發展。西元 1900 年間，

美國科學家 F. E. Ives 發明了模仿人類眼睛的高功能立體攝影機，西元 1922 年，

導演兼發明家 H. K. Fairall，運用一枚自製的雙鏡頭攝影機，拍攝出史上第一部 3D 電影愛的力量(the power of life)，是一部黑白愛情默劇。當時的觀眾，只要戴 上以紅色及藍色鏡片組成的立體眼鏡，便能感受到電影的立體效果。西元 1927 年，德意志立體觀視協會(German society for stereoscopy，GSC)成立於德國柏林，

主要致力於研究 3D 影像技術。然後在西元 1932 年，對往後 3D 技術有重大影響 的發明問世，美國發明家 E. H. Land 發明了一種物質，可以從普通的光中產生 偏振光。這種濾光物質相對地比較便宜，且只讓某一振動方向的光波通過，即是 偏振濾光鏡(polaroid filter)。這種濾光物質現在以寶麗來(Polaroid)的商標為人所 知。

西元 1950~1980 年間，多部 3D 電影推出於市面上，算是 3D 技術的第一次

影像如臨手術現場的視覺效果，卻對他們判斷病變位置、瞭解動刀程序，以及學 視(naked-eye)3D，戴眼鏡 3D 需要配戴對應畫面的 3D 眼鏡或是頭盔顯視器(head mounted display，HMD)[6]來輔助觀看。在戴眼鏡 3D 顯示技術高度發展的今日，

已經能滿足許多的需求，像是能夠讓多人共同觀看、3D 比以往更加逼真等，但 是當使用者戴上這些 3D 輔助器，使用一段時間後常常感受到各種生理上的不適，

例如近視者觀看 3D 電影，除了本身的近視眼鏡外，還需再戴上一副 3D 眼鏡，