CN101365143A - 基于二维图形的3d显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于二维图形的3D显示装置，从根本上解决现有三维图像显示装置较为复杂和成本高的缺陷，它包括水平底板、设置在水平底板上方的LED点阵显示屏及其控制电路，其技术要点是：水平底板上方固定两个相互平行的设有水平导轨的轨道支架，控制电路的电路主板利用其两侧设置的带有凹槽的导向轮分别与两个水平导轨滑动连接，电路主板下方利用曲柄连杆机构与固定在水平底板上的驱动装置连接，LED点阵显示屏以垂直于水平导轨和电路主板的方向固定在电路主板上方。其结构简单，成本低，运行可靠、平稳，利用显示二维图形的显示屏的高速往复运动在人眼视觉暂留的特性，来实现3D显示，并且保证显示图像的质量和亮度，适用广泛。

Description

基于二维图形的3D显示装置

技术领域

本发明涉及一种三维图像显示装置，特别是一种基于二维图形的3D显示装置，它利用显示二维图形的显示屏的高速往复运动在人眼视觉暂留的特性，来实现3D显示。主要用于3D图形指示、理科教学过程中立体图形的演示以及商场等场所的立体商标显示等方面。

背景技术

科学技术的发展日新月异，而显示技术是目前活力最为蓬勃的技术之一，因为它直接和我们最重要的感觉——视觉有关。而目前最为流行的平面显示技术在发展了一百年左右之后，技术也日趋成熟，在轻薄度、屏幕大小、亮度、对比度和响应速度方面取得了非常大的成果。同时，人们在欣赏到绚丽多彩的平面画面之后，也越来越不满足于平面显示的限制，开始转而研究最新的三维显示技术。现有的三维图像显示技术分为两类：一类是采用双眼视差的方法，另一类是采用多视点技术的方法。在采用双眼视差的方法中，从观察者双眼分辨的三维物体的不同图像中获得图像的三维感觉。而在采用多视点技术的方法中，可以观察到三维物体的多个方向的多个图像，因为图像随观察者的移动而移动，所以可有多个观察者观察三维图像。在采用双眼视差的方法中，有利用双凸透镜和偏光膜的传统三维显像装置，即将显示单元的屏幕分为分别用于观察者左眼和右眼的两个图像，因而图像的质量和亮度减少为普通二维图像的质量和亮度的一半，因此，这对显示单元的亮度和密度提出了更高的要求，为了解决这个问题，有采用电子快门的方法，观察者需要戴着安装有快门的眼镜，显示单元依次显示右边图像和左边图像，眼镜与显示单元同步依次阻挡左眼和右眼，右边图像信号首先通过打开的右边透镜，然后左边图像信号通过打开的左边透镜，形成三维图像。这种显示装置的安装有快门的眼镜结构相当复杂，通常应用于电影院等特殊场合，不适于一般的公共场合的立体图像的演示。另外，北京超多维科技有限公司推出了一种独特的裸眼多视点立体显示技术，即运用人体双眼存在视觉差异的原理，通过能够改变光线水平方向折射的透镜光栅技术为双眼提供不同图像，实现立体效果，使观察者不戴眼镜就可以在显示器上看到一个三维立体的图像。这种显像技术以及其显像装置需要高成本的支持，对于普通公共场合，如学校教学等同样不具有可利用性。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种结构设计合理的基于二维图形的3D显示装置，从根本上解决现有三维图像显示装置较为复杂和成本高的缺陷，与现有技术相比，其结构简单，成本低，运行可靠、平稳，利用显示二维图形的显示屏的高速往复运动在人眼视觉暂留的特性，来实现3D显示，并保证显示图像的质量和亮度。

本发明的技术方案是：该基于二维图形的3D显示装置包括水平底板、设置在水平底板上方的LED点阵显示屏及其控制电路，其技术要点是：所述水平底板上方固定两个相互平行的设有水平导轨的轨道支架，所述控制电路的电路主板利用其两侧设置的带有凹槽的导向轮分别与两个所述水平导轨滑动连接，所述电路主板下方利用曲柄连杆机构与固定在所述水平底板上的驱动装置连接，所述LED点阵显示屏以垂直于所述水平导轨和所述电路主板的方向固定在所述电路主板上方。

本发明所产生的积极的技术效果和优点是：本装置的固定有LED点阵显示屏的电路主板利用曲柄连杆机构与驱动装置连接，则驱动电机带动电路主板沿水平导轨往复直线运动，LED点阵显示屏就会沿着垂直于其屏幕的方向进行快速的往复运动，同时利用单片机控制的LED点阵在每隔几毫秒的时间间隔内更换显示图片，由于人眼存在的视觉暂留特性，观察者就会“看到”LED点阵显示屏在运动过程中显示的所有二维图形都是被同时显示的，从而利用这些图形在空间位置上的差异实现空间3D图形的显示。其结构设计合理，运行可靠、平稳，在保证显示图像的质量和亮度的前提下解决了现有三维图像显示装置较为复杂和成本高的缺陷，适用范围广泛。

附图说明

结合附图对本发明作进一步描述。

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是图1的左视图；

图3是本发明的电路原理图。

图中序号说明：1LED点阵显示屏、2电路主板、3导向轮、4轨道支架、5水平底板、6电机座、7驱动电机、8被动轮、9主动轮、10配重、11曲柄连杆机构、12水平导轨。

具体实施方式

根据图1-3对本发明作详细描述。该3D显示装置包括水平底板5、设置在水平底板5上方的LED点阵显示屏1及其控制电路。其中：水平底板5上方固定两个相互平行的设有水平导轨12的轨道支架4，控制电路的电路主板2利用其两侧设置的带有凹槽的导向轮3分别与两个水平导轨12滑动连接，导向轮3的凹槽部分与水平导轨12紧密接触，确保电路主板2在滑动过程中的稳定性。电路主板2下方利用曲柄连杆机构11与固定在水平底板5上的驱动装置连接，驱动电机7固定在水平底板5上设置的电机座6上，驱动电机7的输出轴带动主动轮9转动，与主动轮9啮合的被动轮8带动曲柄连杆机构11中的曲柄随之转动，使与曲柄连杆机构11中的连杆铰接的电路主板2产生往复直线运动，曲柄端部设置配重10，以保持其在转动过程中的平衡和运行的稳定性。LED点阵显示屏1以垂直于水平导轨12和电路主板2的方向固定在电路主板2上方，以利于图像的形成和便于对图像的观察。

本装置的电路主板2上的控制电路主要是由单片机STC89C52RC(IC4)、译码器74HC154(IC5)、移位寄存器74HC595(IC2、IC3)和与其分别相匹配的电子元件及电源电路等组成的常用控制回路。电路主板2负责对LED点阵的控制、与计算机的通信以及对外加电源的转换等。单片机STC89C52(IC4)控制集成电路译码器74HC154(IC5)和移位寄存器74HC595(IC2、IC3)分别作为LED点阵的行、列驱动，实现每一幅图片的动态扫描。本装置的LED点阵采用共阳的接法，32×32点阵共需要1024个发光二极管组成，且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上。通过编程控制各显示点对应LED阳极和阴极端的电平，就可以有效的控制各显示点的亮灭。将屏幕分为下、下两部分，采用按行扫描按列控制的驱动方式时，多行的同名列共用一套列驱动器，每行有一个行驱动器，具体就32×32的点阵来说，把所有同一行的发光管的阳极连在一起，把所有同一列的发光管的阴极连在一起，即共阳的接法，由行译码器74HC154(IC5)给出的行选通信号，从第一行开始，按顺序依次对各行进行扫描，即把该行与电源的一端接通，另一方面，根据移位寄存器74HC595(IC2、IC3)的信号，选通部分对应的列，在选通行与列交点的LED被点亮，其他LED熄灭。当一行的扫描持续时间结束后，该行点亮的LED也就熄灭；下一行又以同样的方法进行显示。全部各行都扫过一遍之后，即一个扫描周期后，又从第一行开始下一个周期的扫描。只要一个扫描轮回的速度足够快，每秒24次以上，人眼就不会感觉出闪烁现象，也就能看到显示屏上稳定的图形了。上述这种动态扫描方式功耗低，硬件成本低，每个LED都不是连续工作，有利于延长LED的使用寿命。

电源接通时，驱动电机7通过曲柄连杆机构11带动电路主板2和LED点阵显示屏1快速往复运动，控制电路中的光电耦合器检测到其运动到最前端时，将同过低电平激活单片机的外部中断，此时单片机控制移位寄存器74HC595的低电平作为列选通信号，同时控制译码器74HC154连同三极管作为行选通信号，动态点亮部分LED，使之成为3D图像的第一个“切片”；然后当LED点阵显示屏1运动到下一位置时，再通过单片机给出下一副图片，由于显示屏往复运动速度很快，人眼有视觉暂留的特性，分辨不出这些图像之间的时间间隔，认为它们是“同时”被显示的，即达到了3D显示效果。

Claims (1)

1、一种基于二维图形的3D显示装置，包括水平底板、设置在水平底板上方的LED点阵显示屏及其控制电路，其特征在于：所述水平底板上方固定两个相互平行的设有水平导轨的轨道支架，所述控制电路的电路主板利用其两侧设置的带有凹槽的导向轮分别与两个所述水平导轨滑动连接，所述电路主板下方利用曲柄连杆机构与固定在所述水平底板上的驱动装置连接，所述LED点阵显示屏以垂直于所述水平导轨和所述电路主板的方向固定在所述电路主板上方。

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