[發明專利]一種基于LED的彩色全景視場三維顯示裝置

無效

• 申請號: 200910096754.0
• 申請日: 2009-03-16
• 公開（公告）號: CN101511036A
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發明（設計）人: 李海峰;劉旭;顏才杰;夏新星;鄭臻榮
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H04N13/04
• 分類號: H04N13/04;H04N13/00;H04N15/00;G09F9/33;G03B35/18
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 周 烽

技術領域

本發明涉及一種三維顯示裝置，尤其涉及一種彩色全景視場三維顯示裝置。

背景技術

三維顯示技術主要有全息三維顯示、體三維顯示、體視三維顯示。由于技術的限制，目前尚無法實現滿足人們觀看要求的動態全息三維顯示。

體三維顯示按顯示載體不同可分為靜態體三維顯示和掃描體三維顯示。靜態體三維顯示采用靜態的顯示載體，在顯示的三維物理空間內不存在運動物體，因此顯示的介質必須填充三維物理空間，例如：銣蒸汽、多層LCD面板、多平面光學元件。這種靜態體三維顯示沒有運動物體，系統穩定可靠，而且各種靜態體三維顯示方式，也都有缺點。采用激光激發銣蒸汽發光的體三維顯示由于采用逐點掃描，無法提高三維體素的數量；多層LCD面板進行逐一LCD屏來回掃描顯示，每一時刻只有一個LCD屏顯示，其余的LCD雖為透明狀，但是從最后一層發出的光線經過透明的LCD屏后能量還是損失較大，還有就是無法進行連續空間的掃描；采用高速投影儀投影多平面光學元件也同樣存在多屏的問題。在掃描體三維顯示方面，采用一個平面或曲面進行360°的旋轉，在物理三維空間逐個平面分時掃描，從而掃描三維空間的所有體素，控制相應體素的亮度，最終在三維空間掃描出立體物體。體三維的顯示屏有垂直平面和螺旋面兩種。采用紅、綠、藍三色激光高速掃描螺旋面，可以實現簡單的條狀三維圖像，每秒掃描的體素數量有限；采用高速投影機投影到高速旋轉的垂直平面，實現三維顯示，且效果較好，便于人眼觀看，并應用于醫學圖像的三維顯示。掃描體三維顯示具有水平和垂直視差，水平360°，適合多人同時環繞觀察。但是體三維顯示存在最大的缺點，就是三維圖像不可消隱，即，三維物體的前后面同時可見。這與我們平常視覺效果不一致，而且會引起前后視圖的重疊從而導致混亂。

為了實現具有真實空間感且可消隱的三維顯示技術，人們逐步發展了體視三維顯示。體視三維從當初的需要戴偏振眼鏡的視差型三維顯示發展到裸眼觀看的自體視三維顯示。自體視三維顯示又從只有兩個視角圖像到多視角平面三維顯示屏，再發展今天的空間全景視場三維顯示，一周視角可達到200個以上。空間視角的增加也大大地改善了三維顯示的效果，更適合人眼觀看。

空間全景視場三維的核心是定向散射的顯示屏。它能控制每個視場圖像的發光角度，從而使得人的左右眼看到不同視場的圖像，形成有立體感的三維圖像。為了實現彩色的全景視場三維顯示，有人提出了采用高速投影儀投影到2-3塊具有濾色鏡定向散射顯示屏。每一塊定向散射屏負責一種顏色的顯示。如果要實現紅、綠、藍三色顯示時，必須要三塊分別帶有紅、綠、藍濾色鏡定向散射屏，這樣就大大降低了圖像的分辨率，即原來一張的圖像要被拆分成3幅圖像，而且再現的三維圖像的空間尺寸也要小很多。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種基于LED的彩色全景視場三維顯示裝置。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種基于LED的彩色全景視場三維顯示裝置包括LED光源、照明系統、空間光調制器、投影鏡頭、定向散射屏、旋轉裝置、第一控制器、電腦和傳感器；其中第一控制器連接傳感器、LED光源和電腦，空間光調制器連接電腦。

進一步地，所述的LED光源為紅、綠、藍三色高亮度合成的LED；照明系統將LED光源的光線會聚到空間光調制器上；投影鏡頭將空間光調制器上的圖像投影到定向散射屏上。

一種基于LED的彩色全景視場三維顯示裝置包括紅色LED、第一照明系統、第一空間光調制器、綠色LED、第二照明系統、第二空間光調制器、藍色LED、第三照明系統、第三空間光調制器、光學合成系統、投影鏡頭、定向散射屏、旋轉裝置、第二控制器、電腦和傳感器；其中第二控制器連接傳感器和電腦，電腦連接第一空間光調制器、第二空間光調制器、第三空間光調制器。

進一步地，第一照明系統將紅色LED的光線會聚到第一空間光調制器上，第二照明系統將綠色LED的光線會聚到第二空間光調制器上，第三照明系統將藍色LED的光線會聚到第三空間光調制器上；光學合成系統將第一空間光調制器、第二空間光調制器、第三空間光調制器顯示的三幅圖像合成一幅彩色圖像，經投影鏡頭投影到定向散射屏上。

進一步地，所述的第一控制器和第二控制器為單片機、CPLD、FPGA或其他可編程控制器；傳感器為光電傳感器或機械位置開關；所述的定向散射屏為全息定向散射屏、二元光學元件或其他光柵結構的光學元件；定向散射屏為由1-9塊定向散射屏組成；定向散射屏安裝在旋轉裝置上，兩者一起轉動。