CN100570477C - 360°悬浮式准三维显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种360°悬浮式准三维显示装置。包括投影机、屏幕、金字塔形反射镜，基于反射镜像原理采用多个平行镜面把图像映射到与像面垂直方向的不同深度，其中所有的反射镜都是由部分反射部分透射型材料制成，故而图像具有很好的悬浮效果。本发明的优点是结构简单，可360°环绕观看，可实现数十平米的大面积准三维显示。
Description
技术领域
本发明涉及三维显示装置，尤其涉及一种360°悬浮式准三维显示装置。
背景技术
三维显示区别于二维显示就是要通过各种方法给观看者带来视觉上的深度感知，使其自然或不自然地获得画面中第三维度的信息，这种获取方式的自然与不自然对于观看者来说就有真三维与假三维(或者说准三维)的区别。三维显示技术发展到今天已经产生大量的成果，这些成果大致可以分为全息三维显示、体三维显示、体视三维显示等。全息技术能够产生非常逼真的空间效果，但是在动态显示方面它需要高分辨的空间光调制器以及超高速的数据处理系统，这两个因素极大地限制了这使这种技术的进步，使它目前还不能很好地进入实际应用。体三维显示和体视三维显示目前都已有比较好的显示设备出现，其中也有部分设备能满足全视角观看的要求，但显示装置结构相对复杂造价也比较昂贵。并且现有的三维显示器显示面积都很小，要想实现一种数十平米的大面积准三维显示，我们只能另辟蹊径。
于是，我们回归到最简单的成像理论，基于反射成像原理和多视点拼接构建了一种简单实用的360°悬浮式准三位显示装置。
VIZOO公司在US 2008/0144175A1中公开了一种类金字塔结构的悬浮式显示装置，该装置基于反射镜像原理，通过四个反射镜，把反射镜上方或下方的平面图像成像在类金字塔结构的中心，可以实现360°全角度观看。然而这种简单装置投影出来的图像仍然是一个平面图像，无法给观看者提供物体的深度信息。基于此，本发明提出了新的显示装置来弥补这一缺憾。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种360°悬浮式准三维显示装置。
一种360°悬浮式准三维显示装置包括两套投影方向相同的投影显示系统，第一投影显示系统包括从上到下依次放置的第一投影机、第一屏幕、第一金字塔形反射镜，第二投影显示系统包括第二投影机、第三投影机、第四投影机、第五投影机、第二屏幕和第二金字塔形反射镜，第二屏幕为“回”字形屏幕，第二屏幕下方设有第二金字塔形反射镜，第二屏幕上方设有处于同一平面上的第二投影机、第三投影机、第四投影机和第五投影机，第一金字塔形反射镜置于第二金字塔形反射镜内，按照轴线相互平行且底边相互平行的方式排列，且朝向相同，第一屏幕和第二屏幕分别与第一金字塔形反射镜和第二金字塔形反射镜的底面平行且中心点分别在第一金字塔形反射镜和第二金字塔形反射镜轴线上。
所述的第一屏幕和第二屏幕为背投屏幕，其中第一屏幕为正方形。第一金字塔形反射镜是一个空心正四棱锥，第二金字塔形反射镜是一个空心正四棱台形，第一金字塔形反射镜、第二金字塔形反射镜的侧面与底面的夹角都是45°角，且所有侧面都用部分反射部分透射型材料制成。
一种360°悬浮式准三维显示装置包括两套投影方向相反的投影显示系统，第一投影显示系统包括从下到上依次放置的第一投影机、第一屏幕、第一金字塔形反射镜，第二投影显示系统包括第二投影机、第三投影机、第四投影机、第五投影机、第二屏幕和第二金字塔形反射镜，第二屏幕为“回”字形屏幕，第二屏幕下方设有第二金字塔形反射镜，第二屏幕上方设有处于同一平面上的第二投影机、第三投影机、第四投影机和第五投影机，第一金字塔形反射镜置于第二金字塔形反射镜内，按照轴线相互平行且底边相互平行的方式排列，且朝向相反，第一屏幕和第二屏幕分别与第一金字塔形反射镜和第二金字塔形反射镜的底面平行且中心点分别在第一金字塔形反射镜和第二金字塔形反射镜轴线上。
所述的第一屏幕和第二屏幕为背投屏幕，其中第一屏幕为正方形。第一金字塔形反射镜是一个空心正四棱锥，第二金字塔形反射镜是一个空心正四棱台形，第一金字塔形反射镜、第二金字塔形反射镜的侧面与底面的夹角都是45°角，且所有侧面都用部分反射部分透射型材料制成。
本发明的优点是结构简单，可360°环绕观看，可实现数十平米的大面积准三维显示。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是一种同向投影360°悬浮式准三维显示装置示意图；
图2是一种同向投影360°悬浮式准三维显示装置原理图；
图3是一种反向投影360°悬浮式准三维显示装置示意图；
图4是一种反向投影360°悬浮式准三维显示装置原理图。
具体实施方式
如图1所示，360°悬浮式准三维显示装置包括两套投影方向相同的投影显示系统，第一投影显示系统包括从上到下依次放置的第一投影机1、第一屏幕6、第一金字塔形反射镜8，第二投影显示系统包括第二投影机2、第三投影机3、第四投影机4、第五投影机5、第二屏幕7和第二金字塔形反射镜9，第二屏幕7为“回”字形屏幕，第二屏幕7下方设有第二金字塔形反射镜9，第二屏幕7上方设有处于同一平面上的第二投影机2、第三投影机3、第四投影机4和第五投影机5，第一金字塔形反射镜8置于第二金字塔形反射镜9内，按照轴线相互平行且底边相互平行的方式排列，且朝向相同，第一屏幕6和第二屏幕7分别与第一金字塔形反射镜8和第二金字塔形反射镜9的底面平行且中心点分别在第一金字塔形反射镜8和第二金字塔形反射镜9轴线上。
所述的第一投影机1、第二投影机2、第三投影机3、第四投影机4和第五投影机5可采用LCD型、DLP型或LCOS型，第一屏幕6和第二屏幕7为背投屏幕，其中第一屏幕6为正方形。第一金字塔形反射镜8是一个空心正四棱锥，第二金字塔形反射镜9是一个空心正四棱台形，第一金字塔形反射镜8、第二金字塔形反射镜9的侧面与底面的夹角都是45°角，且所有侧面都用部分反射部分透射型材料制成，反射率估计在10％～20％，第一投影机1与第一屏幕6构成的投影系统投影于第一屏幕6上的图像经过第一金字塔形反射镜8的四个侧面成镜像，第二投影机2、第三投影机3、第四投影机4、第五投影机5与第二屏幕7构成的投影系统投影于第二屏幕7上的图像经过第二金字塔形反射镜9的四个侧面反射成镜像，由于两套投影显示系统生成的镜像在与像面垂直的维度上分立从而产生深度信息。
如图2所示，第一投影机1投影于第一屏幕6上的图像经第一金字塔形反射镜8反射后成镜像于第一像平面10上，第二投影机2投影于第二屏幕(7)上的图像经第二金字塔形反射镜9反射后成镜像于第二像平面11上，而第一像平面10和第二像平面11互相平行且不重合，从而在V处观看时会看到三角形A和圆形B处在不同深度的平面上，给观看者带来良好的立体感，其中第一金字塔形反射镜8第二金字塔形反射镜9由部分反射部分透射型材料制成，故而可以使显示图像具有很好的悬浮效果。
如图3所示，360°悬浮式准三维显示装置包括两套投影方向相反的投影显示系统，第一投影显示系统包括从下到上依次放置的第一投影机1、第一屏幕6、第一金字塔形反射镜8，第二投影显示系统包括第二投影机2、第三投影机3、第四投影机4、第五投影机5、第二屏幕7和第二金字塔形反射镜9，第二屏幕7为“回”字形屏幕，第二屏幕7下方设有第二金字塔形反射镜9，第二屏幕7上方设有处于同一平面上的第二投影机2、第三投影机3、第四投影机4和第五投影机5，第一金字塔形反射镜8置于第二金字塔形反射镜9内，按照轴线相互平行且底边相互平行的方式排列，且朝向相反，第一屏幕6和第二屏幕7分别与第一金字塔形反射镜8和第二金字塔形反射镜9的底面平行且中心点分别在第一金字塔形反射镜8和第二金字塔形反射镜9轴线上。
所述的第一投影机1、第二投影机2、第三投影机3、第四投影机4和第五投影机5可采用LCD型、DLP型或LCOS型，第一屏幕6和第二屏幕7为背投屏幕，其中第一屏幕6为正方形。第一金字塔形反射镜8是一个空心正四棱锥，第二金字塔形反射镜9是一个空心正四棱台形，第一金字塔形反射镜8、第二金字塔形反射镜9的侧面与底面的夹角都是45°角，且所有侧面都用部分反射部分透射型材料制成，反射率估计在10％～20％，第一投影机1与第一屏幕6构成的投影系统投影于第一屏幕6上的图像经过第一金字塔形反射镜8的四个侧面成镜像，第二投影机2、第三投影机3、第四投影机4、第五投影机5与第二屏幕7构成的投影系统投影于第二屏幕7上的图像经过第二金字塔形反射镜9的四个侧面反射成镜像，由于两套投影显示系统生成的镜像在与像面垂直的维度上分立从而产生深度信息。
如图4所示，第一投影机1投影于第一屏幕6上的图像经第一金字塔形反射镜8反射后成镜像于第一像平面10上，第二投影机2投影于第二屏幕(7)上的图像经第二金字塔形反射镜9反射后成镜像于第二像平面11上，而第一像平面10和第二像平面11互相平行且不重合，从而在V处观看时会看到三角形A和圆形B处在不同深度的平面上，给观看者带来良好的立体感，其中第一金字塔形反射镜8第二金字塔形反射镜9由部分反射部分透射型材料制成，故而可以使显示图像具有很好的悬浮效果。
Claims (4)
1.一种360°悬浮式准三维显示装置，其特征在于包括两套投影方向相同的投影显示系统，第一投影显示系统包括从上到下依次放置的第一投影机(1)、第一屏幕(6)、第一金字塔形反射镜(8)，第一投影机(1)投影于第一屏幕(6)上的图像经过第一金字塔形反射镜(8)的四个侧面反射成镜像，第二投影显示系统包括第二投影机(2)、第三投影机(3)、第四投影机(4)、第五投影机(5)、第二屏幕(7)和第二金字塔形反射镜(9)，第二屏幕(7)为“回”字形屏幕，第二屏幕(7)下方设有第二金字塔形反射镜(9)，第二屏幕(7)上方设有处于同一平面上的第二投影机(2)、第三投影机(3)、第四投影机(4)和第五投影机(5)，并分别对应第二屏幕(7)“回”字形的四个边，第二投影机(2)、第三投影机(3)、第四投影机(4)、第五投影机(5)分别投影于第二屏幕(7)“回”字形四个边的图像分别经过第二金字塔形反射镜(9)的四个侧面反射成镜像，第一金字塔形反射镜(8)置于第二金字塔形反射镜(9)内，按照轴线相互平行且底边相互平行的方式排列，且朝向相同，第一屏幕(6)和第二屏幕(7)分别与第一金字塔形反射镜(8)和第二金字塔形反射镜(9)的底面平行且中心点分别在第一金字塔形反射镜(8)和第二金字塔形反射镜(9)轴线上，所述的第一金字塔形反射镜(8)是一个空心正四棱锥，第二金字塔形反射镜(9)是一个空心正四棱台形，第一金字塔形反射镜(8)、第二金字塔形反射镜(9)的侧面与底面的夹角都是45°角，且所有侧面都用部分反射部分透射型材料制成。
2.根据权利要求1所述的一种360°悬浮式准三维显示装置，其特征在于所述的第一屏幕(6)和第二屏幕(7)为背投屏幕，其中第一屏幕(6)为正方形。
3.一种360°悬浮式准三维显示装置，其特征在于包括两套投影方向相反的投影显示系统，第一投影显示系统包括从下到上依次放置的第一投影机(1)、第一屏幕(6)、第一金字塔形反射镜(8)，第一投影机(1)投影于第一屏幕(6)上的图像经过第一金字塔形反射镜(8)的四个侧面反射成镜像，第二投影显示系统包括第二投影机(2)、第三投影机(3)、第四投影机(4)、第五投影机(5)、第二屏幕(7)和第二金字塔形反射镜(9)，第二屏幕(7)为“回”字形屏幕，第二屏幕(7)下方设有第二金字塔形反射镜(9)，第二屏幕(7)上方设有处于同一平面上的第二投影机(2)、第三投影机(3)、第四投影机(4)和第五投影机(5)，并分别对应第二屏幕(7)“回”字形的四个边，第二投影机(2)、第三投影机(3)、第四投影机(4)、第五投影机(5)分别投影于第二屏幕(7)“回”字形四个边的图像分别经过第二金字塔形反射镜(9)的四个侧面反射成镜像，第一金字塔形反射镜(8)置于第二金字塔形反射镜(9)内，按照轴线相互平行且底边相互平行的方式排列，且朝向相反，第一屏幕(6)和第二屏幕(7)分别与第一金字塔形反射镜(8)和第二金字塔形反射镜(9)的底面平行且中心点分别在第一金字塔形反射镜(8)和第二金字塔形反射镜(9)轴线上，所述的第一金字塔形反射镜(8)是一个空心正四棱锥，第二金字塔形反射镜(9)是一个空心正四棱台形，第一金字塔形反射镜(8)、第二金字塔形反射镜(9)的侧面与底面的夹角都是45°角，且所有侧面都用部分反射部分透射型材料制成。
4.根据权利要求3所述的一种360°悬浮式准三维显示装置，其特征在于所述的第一屏幕(6)和第二屏幕(7)为背投屏幕，其中第一屏幕(6)为正方形。
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