[發(fā)明專利]基于高速投影機(jī)的懸浮式360°視場(chǎng)空間三維顯示裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110106479.3
• 申請(qǐng)日: 2011-04-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102183873A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李海峰;夏新星;姚振寧;彭祎帆;鄭臻榮;劉旭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G03B35/18
• 分類號(hào): G03B35/18;G03B21/60;G02B27/22
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及顯示裝置，尤其涉及一種基于高速投影機(jī)的懸浮式360°視場(chǎng)空間三維顯示裝置。

背景技術(shù)

人類是天生的空間思維者，如何實(shí)現(xiàn)真實(shí)的空間三維顯示一直是人們孜孜以求的目標(biāo)。目前三維顯示最大的困難在于三維海量數(shù)據(jù)的獲取處理與傳輸以及再現(xiàn)，尤其是再現(xiàn)技術(shù)。目前主要的三維顯示技術(shù)有：視差型三維顯示、全息三維顯示以及空間三維顯示等。

目前視差型三維顯示是最為普及的立體顯示技術(shù)，它通過(guò)特定分離方式使左、右視圖分別為觀察者左、右眼觀察，利用雙目視覺(jué)融像而產(chǎn)生立體感知。這種三維顯示雖然能給觀察者帶來(lái)一種深度空間虛擬立體感，但它僅提供分立的視區(qū)和有限個(gè)數(shù)的視點(diǎn)，而且非自然深度感的立體顯示會(huì)導(dǎo)致觀察者在長(zhǎng)時(shí)間觀看時(shí)出現(xiàn)頭痛、惡心等反應(yīng)。全息三維顯示是一種真實(shí)的空間三維顯示技術(shù)。全息三維顯示中再現(xiàn)像光波保留了原來(lái)物光波的全部振幅和位相信息，再現(xiàn)像與原物有著完全相同的三維特性。但全息三維顯示信息量之大，對(duì)空間光調(diào)制器，存儲(chǔ)容量的要求之高，都是目前軟、硬件技術(shù)所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。體空間真三維顯示是一種能夠在一個(gè)真正具有寬度、高度和深度的真實(shí)三維空間內(nèi)進(jìn)行圖像信息再現(xiàn)的技術(shù)，它能夠使眾多觀察者以其習(xí)慣的觀看方式同時(shí)從各個(gè)側(cè)面觀看到空間三維景象。它是利用可見(jiàn)輻射的產(chǎn)生、吸收或散射而形成體素，在空間實(shí)現(xiàn)三維顯示，不僅能自動(dòng)滿足幾乎所有的生理和心理深度暗示，可多人、多角度、同時(shí)、裸眼觀察。但是由于發(fā)光各向同性，因此無(wú)法再現(xiàn)客觀三維場(chǎng)景的各種空間透視遮攔特性。全景視場(chǎng)空間三維顯示是在全空間的各個(gè)方向上形成再現(xiàn)物體相應(yīng)方位的圖像的一種空間三維顯示。這種三維顯示給出了正確的空間遮攔關(guān)系，能夠正確再現(xiàn)空間客觀三維場(chǎng)景，具有較高密度的視角間隔，視角數(shù)量多，但這種顯示方式也需要海量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及傳輸，且圖像的顯示區(qū)域比較小。上述空間三維顯示都需要依賴各種屏幕或顯示媒介技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如全息需要全息圖像源，體三維顯示與全景三維顯示需要旋轉(zhuǎn)屏幕或掃描屏幕或發(fā)光介質(zhì)。對(duì)于這些顯示系統(tǒng)，觀察者只能圍在顯示器的周邊觀看，沒(méi)辦法實(shí)現(xiàn)可探入式的交互。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供基于高速投影機(jī)的懸浮式360°視場(chǎng)空間三維顯示裝置。

一種基于高速投影機(jī)的懸浮式360°視場(chǎng)空間三維顯示裝置，包括透射式偏折型散射屏、高速投影機(jī)、圖像發(fā)生器、探測(cè)模塊、電機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。其中，透射式偏折型散射屏由透射式鋸齒型光柵和柱面光柵構(gòu)成，并且兩者的光柵方向互相平行；高速投影機(jī)位于透射式偏折型散射屏的下方并往上方投影，投影圖像落在透射式偏折型散射屏上；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和透射式偏折型散射屏相連，通過(guò)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)偏折型散射屏轉(zhuǎn)動(dòng)；探測(cè)模塊與圖像發(fā)生器、高速投影機(jī)順次相連；透射式偏折型散射屏把高速投影機(jī)的投影光線往一側(cè)偏折，并且在偏折方向發(fā)生散射，而和偏折方向垂直的方向小角度透射。另一種基于高速投影機(jī)的懸浮式360°視場(chǎng)空間三維顯示裝置，包括反射式偏折型散射屏、高速投影機(jī)、圖像發(fā)生器、探測(cè)模塊、電機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。其中，反射式偏折型散射屏由反射式鋸齒型光柵和柱面光柵構(gòu)成，并且兩者的光柵方向互相平行；高速投影機(jī)位于反射式偏折型散射屏的上方并往下方投影，投影圖像落在反射式偏折型散射屏上；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和反射式偏折型散射屏相連，通過(guò)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，反射式偏折型散射屏轉(zhuǎn)動(dòng)；探測(cè)模塊與圖像發(fā)生器、高速投影機(jī)順次相連；反射式偏折型散射屏把高速投影機(jī)的投影光線往一側(cè)反射偏折，并且在偏折方向發(fā)生散射，而和偏折方向垂直的方向小角度反射。所述的圖像發(fā)生器包括現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列、IO端口和存儲(chǔ)器；現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列分別和IO端口以及存儲(chǔ)器相連，IO端口連接探測(cè)模塊，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列和高速投影機(jī)相連。所述的圖像發(fā)生器為計(jì)算機(jī)。所述的檢測(cè)模塊為光電傳感器或機(jī)械位置開(kāi)關(guān)。

本發(fā)明提出了一種基于高速投影機(jī)的懸浮式360°視場(chǎng)空間三維顯示裝置，通過(guò)將高速投影機(jī)和偏折型散射屏相結(jié)合，將顯示媒介與顯示空間相分離，構(gòu)造出懸浮在空氣中的三維顯示，實(shí)現(xiàn)可探入觸摸交互的懸浮空間三維顯示，再現(xiàn)三維場(chǎng)景真實(shí)、細(xì)膩。

附圖說(shuō)明

圖1是一種基于高速投影機(jī)的懸浮式360°視場(chǎng)空間三維顯示裝置示意圖；

圖2是本發(fā)明的透射式偏折型散射屏的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是另一種基于高速投影機(jī)的懸浮式360°視場(chǎng)空間三維顯示裝置示意圖；

圖4是本發(fā)明的反射式偏折型散射屏的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明的圖像發(fā)生器的組成結(jié)構(gòu)框圖；