Certains procédés permettent de créer l'illusion du relief sans porter de lunettes spéciales: le principe - dissociation de l'image - reste le même mais il est cette fois-ci obtenu par des procédés intégrés à l'écran.
Des constructeurs japonais (Toshiba et Sharp) ont annoncé la commercialisation imminente de téléviseurs 3D sans lunettes. Mais les contraintes restent toutefois importantes.
La technologie choisie par Toshiba s'appuie sur un dispositif optique à la surface de l'écran, semblable à un réseau de microlentilles, couplé à un puissant processeur qui diffuse l'image selon neuf angles de vue différents.
L'illusion du relief est bien au rendez-vous mais nécessite que le téléspectateur soit installé relativement près de l'écran (65 à 90 cm selon la taille de l'appareil) et avec un angle de vision assez restreint.
De son côté, l'écran mis au point par Sharp affiche deux images différentes, avec des limites similaires. Ils conviennent cependant assez bien aux petits appareils personnels comme les consoles de jeu vidéo portables.
La 3D sans lunettes reste en revanche excessivement compliquée au cinéma, en raison de la taille de l'écran et du grand nombre de spectateurs. Elle est pour l'instant du seul domaine de l'expérimentation et tente de transposer directement sur l'écran la dissociation obtenue actuellement par le biais des lunettes dans la «projection alternée».
Une autre technique testée consiste à projeter sur l'écran les deux images croisées, c'est-à-dire la vue de gauche à droite et inversement. Cela fonctionne mais avec un écueil de taille: il faut que le spectateur louche!