[发明专利]真三维显示器

说明书

技术领域

本发明主要涉及三维（3D）显示领域。 更具体地，本发明涉及基于多投影机旋转屏的真三维（Real 3D 或 True 3D）显示的系统和方法，其中真三维也被称之为体三维（Volumetric 3D）。　适合于真三维显示器应用有：图形处理中的粒子系统计算和显示，有限元计算和显示，空气动力学和流体力学等物理模拟和显示，气象分析、地球系统模拟和显示，太空模拟和显示，医学成像中的层析图像处理（CT 或MR）和显示，分子动力学模拟和显示，空中交通控制和显示等领域。 

背景技术

    目前三维（3D）显示技术主要三种：立体三维显示（Stereo 3D）, 体三维显示（Volumetric 3D）, 全息三维显示（Holographic 3D）。 

　　全息显示技术能够完整地再现物体的波光场的振幅和位相信息，所以再现影像与原物体有着完全相同的三维特性。从这种意义上来说，全息像才是真正的三维像。其代表了立体显示技术的未来发展方向。但由于太大的海量数据传输和存储，全息动态显示在目前的技术水平上还不现实。 

　　类似于立体声是基于人的双耳双声道立体听觉原理，立体三维显示是基于人的双目双画面的立体视觉原理。借助于眼镜或者斜光栅屏幕的立体三维显示能提供有限的三维视觉，但人眼在观察时，画面没有真实的景深，聚焦和调节不能匹配，长时间观看容易疲劳。立体三维显示在技术实现和显示效果上都有实际意义，目前已经开始了市场推广，用于立体电视和计算机立体显示器。 

　　体三维显示技术在真实的三维空间显示，也被称之为一种真三维，是一种直接可视、全角度可视、真实景深可视和多人可视的三维空间显示技术。在技术实现和显示效果上都比较有优势。但是，目前基于旋转屏的真三维显示技术也有局限性，主要是由于需要高速旋转，屏幕尺寸和重量不能太大；另外由于是空间显示，效果是一种透明的或半透明的图像，不适合通用显示场合。因此，真三维显示技术比较适合于一些专用场合，例如透视图像的显示，气体和液体图像的显示。这些专用场合应用最好是：图形处理中的粒子系统计算，空气动力学和流体力学等物理模拟，气象分析、地球系统模拟，太空模拟，医学成像中的三维透视图像处理，空中交通控制等领域。 

　　 

　　自上世纪40年代起，发明家们在真三维显示方面已经做出了重大的努力。如以下部分基于旋转屏的真三维显示技术的相关专利记录：

　　1940, usa2189374, Apparatus For Forming Three Dimensional Images

　　1961, usa2967905, Three Dimensional Display Apparatus

　　1964, usa3140415, Three-Dimensional Display Cathode Ray Tube 

　　1965, usa3204238, Cathode Ray Tube For Three-Dimensional Presentations

　　1997, usa5703606，Three dimensional display system 

　　2003，usa6554430， Volumetric three-dimensional display system

　　2007，cn200710107887，基于多投影机旋转屏的体三维显示系统

2008，cn200810114457，基于多投影机旋转屏三维影像可触摸的真三维显示方法

2007， 200710097985.4 ，   幻影成像装置

2006，200620173196.5，全息幻影成像装置

2012，201220098480.6，一种全息幻影成像装置

现有比较成熟的真三维显示技术包括：基于美国德州仪器的数字微镜器件（DMD）的投影机，投影到旋转盘屏幕上实现一种球体或圆柱体的真三维显示(现实系统公司，Actuality System Inc.)。该技术已经形成商用产品，有了市场和销售。该技术和系统如图16和图17现实系统公司的专利示意图所示。