[發明專利]真三維顯示系統

無效

• 申請號: 201010182807.3
• 申請日: 2010-05-26
• 公開（公告）號: CN101881922A
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發明（設計）人: 程亞奇
• 申請（專利權）人: 程亞奇
• 主分類號: G03B35/20
• 分類號: G03B35/20;G03B21/56;H04N13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明主要涉及三維（3D）顯示領域。更具體地，本發明涉及基于多投影機旋轉屏的真三維（Real3D）顯示的系統和方法，其中真三維也被稱之為體三維（Volumetric3D）。適合于真三維顯示系統應用有：圖形處理中的粒子系統計算和顯示，有限元計算和顯示，空氣動力學和流體力學等物理模擬和顯示，氣象分析、地球系統模擬和顯示，太空模擬和顯示，醫學成像中的層析圖像處理（CT或MR）和顯示，分子動力學模擬和顯示，空中交通控制和顯示等領域。

背景技術

目前三維（3D）顯示技術主要三種：立體三維顯示（Stereo3D）,體三維顯示（Volumetric3D）,全息三維顯示（Holographic3D）。

全息顯示技術能夠完整地再現物體的波光場的振幅和位相信息，所以再現影像與原物體有著完全相同的三維特性。從這種意義上來說，全息像才是真正的三維像。其代表了立體顯示技術的未來發展方向。但由于太大的海量數據傳輸和存儲，全息動態顯示在目前的技術水平上還不現實。

類似于立體聲是基于人的雙耳雙聲道立體聽覺原理，立體三維顯示是基于人的雙目雙畫面的立體視覺原理。借助于眼鏡或者斜光柵屏幕的立體三維顯示能提供有限的三維視覺，但人眼在觀察時，畫面沒有真實的景深，聚焦和調節不能匹配，長時間觀看容易疲勞。立體三維顯示在技術實現和顯示效果上都有實際意義，目前已經開始了市場推廣，用于立體電視和計算機立體顯示器。

體三維顯示技術在真實的三維空間顯示，也被稱之為一種真三維，是一種直接可視、全角度可視、真實景深可視和多人可視的三維空間顯示技術。在技術實現和顯示效果上都比較有優勢。但是，目前基于旋轉屏的真三維顯示技術也有局限性，主要是由于需要高速旋轉，屏幕尺寸和重量不能太大；另外由于是空間顯示，效果是一種透明的或半透明的圖像，不適合通用顯示場合。因此，真三維顯示技術比較適合于一些專用場合，例如透視圖像的顯示，氣體和液體圖像的顯示。這些專用場合應用最好是：圖形處理中的粒子系統計算，空氣動力學和流體力學等物理模擬，氣象分析、地球系統模擬，太空模擬，醫學成像中的三維透視圖像處理，空中交通控制等領域。

自上世紀40年代起，發明家們在真三維顯示方面已經做出了重大的努力。如以下部分基于旋轉屏的真三維顯示技術的相關專利記錄：

1940,usa2189374,ApparatusForFormingThreeDimensionalImages

1961,usa2967905,ThreeDimensionalDisplayApparatus

1964,usa3140415,Three-DimensionalDisplayCathodeRayTube

1965,usa3204238,CathodeRayTubeForThree-DimensionalPresentations

1997,usa5703606，Threedimensionaldisplaysystem

2003，usa6554430，Volumetricthree-dimensionaldisplaysystem

2007，cn200710107887，基于多投影機旋轉屏的體三維顯示系統

2008，cn200810114457，基于多投影機旋轉屏三維影像可觸摸的真三維顯示方法

現有比較成熟的真三維顯示技術包括：基于美國德州儀器的數字微鏡器件（DMD）的投影機，投影到旋轉盤屏幕上實現一種球體或圓柱體的真三維顯示(現實系統公司，ActualitySystemInc.)。該技術已經形成商用產品，有了市場和銷售。該技術和系統如圖12現實系統公司的專利示意圖所示。

現實系統公司這種顯示技術是基于單投影機旋轉屏的體三維顯示裝置。所使用的基于DMD技術的三片式投影機的幀頻可以達到5KHz，體像素達到100M（一億多體像素），體刷新率25Hz。體分辨率目前達到768×768×198，是其中二維分辨率是768×768，旋轉角度分辨率是198。單投影機幀頻與旋轉角度分辨率和體刷新率關系是：

單投影機幀頻=旋轉角度分辨率x體刷新率

由于受到投影機幀頻5KHz的限制，體分辨率特別是旋轉角度分辨率很難進一步提高。單投影機的DMD芯片長時間處于強光照射下的發熱問題導致照明光源的功率受到限制，顯示圖像的亮度也受到了限制。更嚴重的是數據量和處理器的運算量都成三次方或更高地增長，而且芯片處理器過于集中，難以實現實時動態處理和實時動態的真三維顯示。