CN101738731B

CN101738731B - 基于空气屏幕的三维显示装置

Info

Publication number: CN101738731B
Application number: CN2009101571343A
Authority: CN
Inventors: 李召鑫; 李海峰
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2009-12-22
Filing date: 2009-12-22
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2029-12-22
Also published as: CN101738731A

Abstract

本发明公开了一种利用空气屏幕实现空间体三维显示的装置。它包括寻址式空气屏幕发生器、DLP投影机、反射镜组、装置外壳、齿轮、电动机、齿形带、转轴、连接部件和连动杆等部件；在转轴上设有DLP投影机、齿轮和连接部件，齿轮通过齿形带与电动机连接，连接部件与连动杆一端连接，连动杆的另一端设有与DLP投影机相对应的反射镜组，在转轴上方设有寻址式空气屏幕发生器。本发明实现了无旋转屏幕、无刚性或柔性显示屏幕的体三维显示方式，只有空气屏幕暴露在装置外面，其他装置全部安放在外壳之内，操作安全方便，并且无需任何的二次成像转换就可以实现三维影像的触摸。

Description

基于空气屏幕的三维显示装置

技术领域

本发明涉及三维显示技术，特别是涉及一种基于空气屏幕的三维显示装置。

背景技术

三维显示技术区别于二维显示方式，它具有直观的图像显示效果，可以提供丰富并且真实的图像信息。三维技术可以分为真三维和假三维显示。假三维显示要借助相应的观察眼镜，应用领域相当有限。三维技术发展到今天大致有全息三维显示、体三维显示、体视三维显示等。全息三维显示由于数据处理量巨大而限制了实际的应用与发展。其他的三维显示方式大多基于旋转屏幕实现，也就是基于刚性或者柔性显示屏的显示方式，操作时存在一定的不安全因素，并且很难直接实现影像触摸。

发明内容

本发明克服了现有三维显示装置的一些缺陷，提出了一种基于空气屏幕的三维显示装置。

一种基于空气屏幕的三维显示装置包括寻址式空气屏幕发生器、DLP投影机、反射镜组、装置外壳、齿轮、电动机、齿形带、转轴、连接部件和连动杆等部件；在转轴上设有DLP投影机、齿轮和连接部件，齿轮通过齿形带与电动机连接，连接部件与连动杆一端连接，连动杆的另一端设有与DLP投影机相对应的反射镜组，在转轴上方设有寻址式空气屏幕发生器。

另一种基于空气屏幕的三维显示装置包括寻址式空气屏幕发生器、DLP投影机、第一反射镜、装置外壳、第一齿轮、电动机、第一齿形带、第一转轴、连接部件、连动杆、第二齿轮、第二反射镜、第二转轴和第二齿形带；在第一转轴上连接有第一反射镜和第一齿轮，第一转轮通过第一齿形带与电动机连接；在第二转轴上连接有连接部件和第二齿轮，连接部件与连动杆连接，连动杆的另一端设有第二反射镜，第二齿轮通过第二齿形带与电动机连接。在第一转轴上方设有寻址式空气屏幕发生器；DLP投影机设置在第一反射镜下部。

还有一种基于空气屏幕的三维显示装置包括寻址式空气屏幕发生器、DLP投影机、装置外壳、第一齿轮、电动机、第一齿形带、第一转轴、连接部件和连动杆；在第一转轴上设有第一齿轮和连接部件，第一齿轮通过第一齿形带与电动机连接，连接部件与连动杆一端连接，连动杆另一端连接DLP投影机；在第一转轴上方设有寻址式空气屏幕发生器。

所述的寻址式空气屏幕发生器包括气孔阵列、气阀阵列、气体发生器、PC控制系统，气孔阵列上设有多个气流喷射孔，每个气流喷射孔设有一个气阀，气阀安装在气阀阵列上，PC机控制气阀阵列。所述的寻址式空气屏幕发生器喷射白色雾状或者半透明的气体。

本发明摒弃了传统三维显示装置中所采用的刚性屏幕，采用了全新的空气屏幕，消除了刚性旋转屏幕带来的安全隐患，更加具有实际的可观赏性和可实用性，有望把三维显示装置推向实际的应用领域；并且本装置无需任何的二次成像转换即可实现三维像的触摸。在本发明装置中除了空气屏幕以外，其他所有的部件都隐藏在装置的外壳之内，操作安全方便。

附图说明

图1是基于空气屏幕的三维显示装置I型结构示意图；

图2是基于空气屏幕的三维显示装置II型结构示意图；

图3是基于空气屏幕的三维显示装置III型结构示意图；

图4是本发明的寻址式空气屏幕发生器结构示意图；

图5是本发明的寻址式空气屏幕发生器气孔阵列俯视图；

图中，寻址式空气屏幕发生器1、投影仪2、第一反射镜3、装置外壳4、第一齿轮5、电动机6、第一齿形带7、第一转轴8、连接部件9、连动杆10、气流孔11、第二齿轮12、第二反射镜13、第二转轴14和第二齿形带15；空气屏幕发生器上的气孔阵列1-1、空气屏幕发生器上的气阀阵列1-2、气体发生器1-3、空气屏幕发生器上的PC控制系统1-4。

具体实施方式

如图1所示，基于空气屏幕的三维显示装置包括寻址式空气屏幕发生器1、DLP投影机2、第一反射镜3、装置外壳4、第一齿轮5、电动机6、第一齿形带7、第一转轴8、连接部件9和连动杆10；在第一转轴8上设有DLP投影机2、第一齿轮5和连接部件9，第一齿轮5通过第一齿形带7与电动机6连接，连接部件9与连动杆10一端连接，连动杆10另一端设有与DLP投影机2相对应的第一反射镜3，在第一转轴8上方设有寻址式空气屏幕发生器1。所述的寻址式空气屏幕发生器1喷射白色雾状或者半透明的气体。

如图2所示，基于空气屏幕的三维显示装置包括寻址式空气屏幕发生器1、DLP投影机2、第一反射镜3、装置外壳4、第一齿轮5、电动机6、第一齿形带7、第一转轴8、连接部件9、连动杆10、第二齿轮12、第二反射镜13、第二转轴14和第二齿形带15；在第一转轴8上连接有第一反射镜3和第一齿轮5，第一齿轮5通过第一齿形带7与电动机6连接；在第二转轴14上连接有连接部件9和第二齿轮12，连接部件9与连动杆10连接，连动杆的另一端设有第二反射镜13，第二齿轮12通过第二齿形带15与电动机6连接。在第一转轴8上方设有寻址式空气屏幕发生器1；DLP投影机2设置在第一反射镜3的下部。所述的寻址式空气屏幕发生器1喷射白色雾状或者半透明的气体。

如图3所示，基于空气屏幕的三维显示装置包括寻址式空气屏幕发生器1、DLP投影机2、装置外壳4、第一齿轮5、电动机6、第一齿形带7、第一转轴8、连接部件9和连动杆10；在第一转轴8上设有第一齿轮5和连接部件9，第一齿轮5通过第一齿形带7与电动机6连接，连接部件9与连动杆10一端连接，连动杆10另一端连接DLP投影机2；在第一转轴8上方设有寻址式空气屏幕发生器1。所述的寻址式空气屏幕发生器1喷射白色雾状或者半透明的气体。

如图4所示，寻址式空气屏幕发生器1包括气孔阵列1-1、气阀阵列1-2、气体发生器1-3、PC控制系统1-4，气孔阵列1-1上设有多个气流喷射孔11，每个气流喷射孔设有一个气阀，气阀安装在气阀阵列1-2上，PC机控制气阀阵列1-2。

如图5所示，气孔阵列1-1上设有多个气流喷射孔11。

气孔阵列上的气孔能够喷射高速气流，气流可以形成屏幕并且承接影像。寻址式空气屏幕发生器能按照特定程序要求，产生空间方位角度可以变化的空气屏幕，空气屏幕可以按照脉冲的形式喷出。在特定程序的控制下，寻址式空气屏幕发生器就能够模拟出前后移动的或者旋转的屏幕的效果。然后，再结合DLP投影机的投影，进行体三维影像的生成。例如在模拟旋转屏幕效果的时候，空间方位角度上相邻、时间上连续的脉冲空气屏幕可以产生类似于旋转屏幕的效果(图5画出了a、b、c三个相继产生的空气屏幕的俯视图)，DLP投影机依靠本身的旋转或者反射镜组的旋转将物体某一空间方位的影像投影到相应空间方位角度的空气屏幕上，寻址式空气屏幕发生器寻址一圈，DLP投影机和反射镜相应的旋转一圈，从而构建出物体不同空间方位角度的影像信息，实现空间体三维显示。

本发明首先围绕物体一周拍摄物体不同空间方位的图像，然后将这些图像信息进行处理变换，转化为数字信号存储于相应的装置中。

通过寻址式空气屏幕发生器，产生空气屏幕，然后利用DLP投影机将物体影像信息投影在空气屏幕上。如果这个空气屏幕固定不动，那么它显示的只是物体某一空间角度的信息。如果寻址式空气屏幕发生器产生空间方位不断变化的气流屏幕，并且在不同空间方位角度的气流屏幕上显示物体相应空间角度的图像信息。这样，观察者从不同的角度观察，就可以获得物体不同空间方位的图像信息，从而可以构造出一个三维图像。

如图1所示，DLP投影机与第一反射镜以相同的角速度旋转，这种旋转保证投影图像始终能够以恰当的角度投射到空气屏幕上。

首先，DLP投影机将物体不同空间方位角度的影像投影到反射镜上，第一反射镜将投影机投射的图像反射到空气屏幕上，使之成像。当寻址式空气屏幕发生器寻址产生下一个空间方位角度的空气屏幕时，投影机和第一反射镜相应的旋转到下一个空气屏幕对应的位置进行投影。寻址式空气屏幕发生器寻址一周，投影仪和反射镜随之旋转一周，这样不同空间方位角度的空气屏幕显示物体不同角度的图像信息，进而构造出物体的三维影像。

如图2所示，DLP投影机固定，采用旋转式反射镜组。DLP投影机把不同空间角度对应的影像投影到反射镜组的第一反射镜上，然后经过第二个反射镜的反射将影像投射于空气屏幕进行成像。同样，当寻址式空气屏幕发生器寻址产生下一个空间方位角度的空气屏幕时，双反射镜相应的旋转到下一个空气屏幕对应的位置进行投影。寻址式空气屏幕发生器寻址一周，双反射镜随之旋转一周，这样不同空间方位角度的空气屏幕显示物体不同角度的图像信息，进而构造出物体的三维影像。

如图3所示，DLP投影机围绕寻址式空气屏幕发生器旋转，直接将不同角度的影像成像于不同空间方位角度的空气屏幕上。同样，当寻址式空气屏幕发生器寻址产生下一个空间方位角度的空气屏幕时，投影机相应的旋转到下一个空气屏幕对应的位置进行投影。寻址式空气屏幕发生器寻址一周，投影仪随之旋转一周，这样不同空间方位角度的空气屏幕显示物体不同角度的图像信息，进而构造出物体的三维影像。

本领域的技术人员可以理解，本发明不限于上述事例中的表述，寻址式空气屏幕发生器不限于圆柱形，空气气幕的形成方式不限于以圆心为中心轴的直径方位，空气流的喷射方式不限于从下往上的方向，在不背离本发明原理和范围的情况下，根据需要改进或修正的技术成果，均在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims

1.一种基于空气屏幕的三维显示装置，其特征在于包括寻址式空气屏幕发生器(1)、DLP投影机(2)、第一反射镜(3)、装置外壳(4)、第一齿轮(5)、电动机(6)、第一齿形带(7)、第一转轴(8)、连接部件(9)和连动杆(10)；在第一转轴(8)上设有DLP投影机(2)、第一齿轮(5)和连接部件(9)，第一齿轮(5)通过第一齿形带(7)与电动机(6)连接，连接部件(9)与连动杆(10)一端连接，连动杆(10)另一端设有与DLP投影机(2)相对应的第一反射镜(3)；在第一转轴(8)上方设有寻址式空气屏幕发生器(1)；所述的寻址式空气屏幕发生器(1)包括气孔阵列(1-1)、气阀阵列(1-2)、气体发生器(1-3)、PC控制系统(1-4)，气孔阵列(1-1)上设有多个气流喷射孔(11)，每个气流喷射孔设有一个气阀，气阀安装在气阀阵列(1-2)上，PC控制系统控制气阀阵列(1-2)；所述的寻址式空气屏幕发生器(1)喷射白色雾状或者半透明的气体。

2.一种基于空气屏幕的三维显示装置，其特征在于包括寻址式空气屏幕发生器(1)、DLP投影机(2)、第一反射镜(3)、装置外壳(4)、第一齿轮(5)、电动机(6)、第一齿形带(7)、第一转轴(8)、连接部件(9)、连动杆(10)、第二齿轮(12)、第二反射镜(13)、第二转轴(14)和第二齿形带(15)；在第一转轴(8)上连接有第一反射镜(3)和第一齿轮(5)，第一转轮(5)通过第一齿形带(7)与电动机(6)连接；在第二转轴(14)上连接有连接部件(9)和第二齿轮(12)，连接部件(9)与连动杆(10)连接，连动杆的另一端设有第二反射镜(13)，第二齿轮(12)通过第二齿形带(15)与电动机(6)连接。在第一转轴(8)上方设有寻址式空气屏幕发生器(1)；DLP投影机(2)设置在第一反射镜(3)的下部；所述的寻址式空气屏幕发生器(1)包括气孔阵列(1-1)、气阀阵列(1-2)、气体发生器(1-3)、PC控制系统(1-4)，气孔阵列(1-1)上设有多个气流喷射孔(11)，每个气流喷射孔设有一个气阀，气阀安装在气阀阵列(1-2)上，PC控制系统控制气阀阵列(1-2)；所述的寻址式空气屏幕发生器(1)喷射白色雾状或者半透明的气体。

3.一种基于空气屏幕的三维显示装置，其特征在于包括寻址式空气屏幕发生器(1)、DLP投影机(2)、装置外壳(4)、第一齿轮(5)、电动机(6)、第一齿形带(7)、第一转轴(8)、连接部件(9)和连动杆(10)；在第一转轴(8)上设有第一齿轮(5)和连接部件(9)，第一齿轮(5)通过第一齿形带(7)与电动机(6)连接，连接部件(9)与连动杆(10)一端连接，连动杆(10)另一端连接DLP投影机(2)；在第一转轴(8)上方设有寻址式空气屏幕发生器(1)；所述的寻址式空气屏幕发生器(1)包括气孔阵列(1-1)、气阀阵列(1-2)、气体发生器(1-3)、PC控制系统(1-4)，气孔阵列(1-1)上设有多个气流喷射孔(11)，每个气流喷射孔设有一个气阀，气阀安装在气阀阵列(1-2)上，PC控制系统控制气阀阵列(1-2)；所述的寻址式空气屏幕发生器(1)喷射白色雾状或者半透明的气体。