[发明专利]基于高速投影机的悬浮式360°视场空间三维显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及显示装置，尤其涉及一种基于高速投影机的悬浮式360°视场空间三维显示装置。

背景技术

人类是天生的空间思维者，如何实现真实的空间三维显示一直是人们孜孜以求的目标。目前三维显示最大的困难在于三维海量数据的获取处理与传输以及再现，尤其是再现技术。目前主要的三维显示技术有：视差型三维显示、全息三维显示以及空间三维显示等。

目前视差型三维显示是最为普及的立体显示技术，它通过特定分离方式使左、右视图分别为观察者左、右眼观察，利用双目视觉融像而产生立体感知。这种三维显示虽然能给观察者带来一种深度空间虚拟立体感，但它仅提供分立的视区和有限个数的视点，而且非自然深度感的立体显示会导致观察者在长时间观看时出现头痛、恶心等反应。全息三维显示是一种真实的空间三维显示技术。全息三维显示中再现像光波保留了原来物光波的全部振幅和位相信息，再现像与原物有着完全相同的三维特性。但全息三维显示信息量之大，对空间光调制器，存储容量的要求之高，都是目前软、硬件技术所无法实现的。体空间真三维显示是一种能够在一个真正具有宽度、高度和深度的真实三维空间内进行图像信息再现的技术，它能够使众多观察者以其习惯的观看方式同时从各个侧面观看到空间三维景象。它是利用可见辐射的产生、吸收或散射而形成体素，在空间实现三维显示，不仅能自动满足几乎所有的生理和心理深度暗示，可多人、多角度、同时、裸眼观察。但是由于发光各向同性，因此无法再现客观三维场景的各种空间透视遮拦特性。全景视场空间三维显示是在全空间的各个方向上形成再现物体相应方位的图像的一种空间三维显示。这种三维显示给出了正确的空间遮拦关系，能够正确再现空间客观三维场景，具有较高密度的视角间隔，视角数量多，但这种显示方式也需要海量的数据存储及传输，且图像的显示区域比较小。上述空间三维显示都需要依赖各种屏幕或显示媒介技术来实现，如全息需要全息图像源，体三维显示与全景三维显示需要旋转屏幕或扫描屏幕或发光介质。对于这些显示系统，观察者只能围在显示器的周边观看，没办法实现可探入式的交互。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供基于高速投影机的悬浮式360°视场空间三维显示装置。

一种基于高速投影机的悬浮式360°视场空间三维显示装置，包括透射式偏折型散射屏、高速投影机、图像发生器、探测模块、电机和传动机构。其中，透射式偏折型散射屏由透射式锯齿型光栅和柱面光栅构成，并且两者的光栅方向互相平行；高速投影机位于透射式偏折型散射屏的下方并往上方投影，投影图像落在透射式偏折型散射屏上；传动机构和透射式偏折型散射屏相连，通过电机的转动，带动偏折型散射屏转动；探测模块与图像发生器、高速投影机顺次相连；透射式偏折型散射屏把高速投影机的投影光线往一侧偏折，并且在偏折方向发生散射，而和偏折方向垂直的方向小角度透射。另一种基于高速投影机的悬浮式360°视场空间三维显示装置，包括反射式偏折型散射屏、高速投影机、图像发生器、探测模块、电机和传动机构。其中，反射式偏折型散射屏由反射式锯齿型光栅和柱面光栅构成，并且两者的光栅方向互相平行；高速投影机位于反射式偏折型散射屏的上方并往下方投影，投影图像落在反射式偏折型散射屏上；传动机构和反射式偏折型散射屏相连，通过电机的转动，反射式偏折型散射屏转动；探测模块与图像发生器、高速投影机顺次相连；反射式偏折型散射屏把高速投影机的投影光线往一侧反射偏折，并且在偏折方向发生散射，而和偏折方向垂直的方向小角度反射。所述的图像发生器包括现场可编程门阵列、IO端口和存储器；现场可编程门阵列分别和IO端口以及存储器相连，IO端口连接探测模块，现场可编程门阵列和高速投影机相连。所述的图像发生器为计算机。所述的检测模块为光电传感器或机械位置开关。

本发明提出了一种基于高速投影机的悬浮式360°视场空间三维显示装置，通过将高速投影机和偏折型散射屏相结合，将显示媒介与显示空间相分离，构造出悬浮在空气中的三维显示，实现可探入触摸交互的悬浮空间三维显示，再现三维场景真实、细腻。

附图说明

图1是一种基于高速投影机的悬浮式360°视场空间三维显示装置示意图；

图2是本发明的透射式偏折型散射屏的结构示意图；

图3是另一种基于高速投影机的悬浮式360°视场空间三维显示装置示意图；

图4是本发明的反射式偏折型散射屏的结构示意图；

图5是本发明的图像发生器的组成结构框图；