CN101783966A - 一种真三维显示系统及显示方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种真三维显示系统及显示方法，由机箱内的图像投影装置与机箱上方的运动显示屏幕连接，运动显示屏幕的显示区域位于机箱顶部，运动显示屏幕在Z轴不同位置截获图像投影装置投射的二维图像流，二维图像流在不同Z轴位置形成1-N个二维图像，运动显示屏幕以每分钟480-600转速率旋转，使在Z轴不同位置不断截获的二维图像合成真三维图像，真三维图像显示在X、Y、Z三维空间中，从360度方向任意观察被观察场景，用于在三维空间中产生具有真实物理深度的真三维图像。突破三维显示清晰度瓶颈，三维图像体元个数达到数千万个；无需借助辅助设备直接观察三维图像；采用背投式投影，整个系统集成为一体，便于运输和维护。

Description

一种真三维显示系统及显示方法

技术领域

本发明属于真三维显示技术领域，涉及一种实现真三维显示的系统及显示方法。

背景技术

现有技术中对激光扫描运动显示屏幕110的旋转螺旋面产生真三维图像的技术进行了广泛的研究。这种方法将一束激光扫描在一个可旋转的螺旋面上，螺旋面的反射可在三维空间中产生可见光点，激光器的开关时序和扫描方式与螺旋面的旋转位置同步，便可在三维空间中显示出真三维图像。

这种真三维显示方法有不少问题：最突出的问题是它的图像清晰度。由于激光扫描是顺序进行，在任何一个时刻只能显示出一个三维体元，因而在一个重复刷新时段内能够显示的体元数目有限制，否则体元的亮度和扫描器的速度都受到影响。低密度体元无法产生高清晰度图像。有人也提出用多束激光来提高图像清晰度的方案，但因成本太高，设计太复杂而无法实用。

2004年开始，现有技术中搭建了国内首个基于旋转屏幕投影的真三维显示试验系统。然而，基于全固态激光器扫描而成的三维显示存在一些不可逾越的技术障碍：由于人眼视觉惰性时间的限制，在每一个刷新周期内可以扫描的体元数有一个上限。这样的上限体元个数远远不足以形成高清晰度这三维显示图像。

由上述内容可见，真三维显示技术一直是作为显示技术的最前沿课题受到广泛重视。但当前现有的真三维显示技术和专利无法满足市场对高清晰度真三维显示的要求。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明的主要目的是开发出能够显示数千万体元的三维显示硬件平台，从而突破真三维显示技术的清晰度瓶颈，从根本上更新三维显示的概念，使被显示图像栩栩如生，向观看者提供完备的心理和生理的三维感知信息，为理解三维图像和其中物体之间的空间关系提供独特的手段，为此，本发明提供一种真三维显示系统及显示方法。

为达成所述目的，本发明的第一方面，是提供真三维显示系统，包括：机箱内的一个图像投影装置与机箱上方的一个运动显示屏幕连接，运动显示屏幕的显示区域位于机箱顶部的X、Y、Z三维空间中，运动显示屏幕在Z轴不同位置截获图像投影装置投射的二维图像流，二维图像流在不同Z轴位置形成1-N个二维图像，运动显示屏幕以每分钟480-600转速率旋转，使在Z轴不同位置不断截获的二维图像合成真三维图像，真三维图像显示在X、Y、Z三维空间中，从360度方向任意观察被观察场景，用于在三维空间中产生具有真实物理深度的真三维图像。

为达成所述目的，本发明的第二方面，是提供一种真三维显示系统的显示方法，实现显示的具体步骤如下：

步骤1：将光源产生的光线通过紫外/红外衰减滤色片和光学准直透镜投射到极性化分光器上；

步骤2：利用极性化分光器的极性化特性，极性化分光器将极性化的光线反射到空间光调制器上；

步骤3：控制主机产生变换的图像流调制空间光调制器，当空间光调制器上的像素被开启时，通过该像素的光线便被反射回极性化分光器；当空间光调制器上的像素被关闭时，通过该像素的光线便被空间光调制器吸收；通过调制空间光调制器上像素的开启和关闭控制由空间光调制器反射的光线，从而调制出变换的图像；

步骤4：将空间光调制器上反射出的图像光束经由极性化分光器和一个投影光学元件投射到运动显示屏幕的旋转螺旋面上，投射到旋转螺旋面上的光束被旋转螺旋面截获，在截获处形成可见光点；旋转螺旋面在不停地旋转，在不同时间投射出的光束被旋转螺旋面在不同高度上截获；

步骤5：将空间光调制器的调制时序与旋转螺旋面的旋转位置同步，便在旋转螺旋面旋转出的整个空间产生真三维体元分布；如果旋转螺旋面旋转速度大于20赫兹，观察者便可将其感受为连续显示的真三维图像。

本发明的有益效果：本发明提供高质量显示屏，解决运动显示屏幕的旋转双螺旋面显示屏的材料、设计、制造工艺和产品检测标准；光学投影子系统，解决高速图像引擎的刷新速度、成像光路的优化设计、光源的选择、光学器件的优化；机械驱动与同步子系统，解决机械部件中闭环自适应控制的构成、机械支撑结构的设计、降低旋转面噪声的方法、子系统的可靠性、鲁棒性及自适应性能；一体背投式结构设计。

本发明验证了一种真三维高清晰度显示的方法，突破了真三维显示技术清晰度的瓶颈，能使三维图像体元个数达到数千万个，从根本上更新了真三维显示的概念，使被显示真三维图像栩栩如生，向观看者提供了完备的心理和生理的三维感知信息，为理解三维图像和其中物体之间的空间关系提供了独特的手段。

本发明可以使观看者无需借助于特殊眼镜或其他辅助装置便能感受到真实三维空间关系。通过变换观察位置，观看者还可以从不同角度看到被显示图像的不同侧面。多个观看者可以同时从不同角度观察同一被显示三维物体，如同观察真实的三维物体一样。

特别是本发明所研发的装置采用一体式结构设计，所有系统元件均可以安置在运动显示屏幕的旋转双螺旋面下方的机箱内，真三维显示装置的X、Y、Z三维空间设计在机箱顶部，形成便携式系统设计，大大地减轻了系统的运输和维护上的困难。

真三维显示技术处于信息技术产业的科技前沿，它交叉融合了光电子、信息、计算机与自动化等多门学科的特点，保持着与信息技术同步发展的良好态势。目前，真三维显示技术的研究在世界范围内形成了全方位的竞争格局。信息与光电子产业的迅猛发展也必然将推动真三维显示技术的产业化进程，届时真三维显示器将以其无法比拟的优点取代现有的传统的平面显示器，成为未来显示世界的主导。本发明可以广泛地应用在许多方面：

应用前景

1)商业领域：个人计算机、立体广告、企业形象宣传、可视电话、娱乐、计算机游戏、卡通、电子商务等。

2)工业领域：工业造型设计、CAD/CAM、远程监视、远程机器人、深海物探、危险物品生产、小部件安装、工业检测等；在进行CAD/CAM中使用真三维显示技术，可以克服目前显示技术中缺乏物理深度的缺点，获得更加逼真的立体显示效果，提高CAD/CAM的设计效率，从而提高CAD/CAM系统的能力。

3)医学领域：内窥镜图像显示、眼科学、体内成像(例如MRI、CT、B型超声)、体内造影、外科手术模拟/训练、虚拟医院等；使用真三维显示技术从本质上解决了医学图像重构以后的显示问题，利用具有真实物理深度的医学影像辅助医生对病情做出准确的判断，例如介入疗法、癌症的辅助诊断、微创外科等。

4)军事领域：潜水艇的水下领航显示、卫星图像分析、座舱/控制显示、夜视侦察、数字化沙盘、飞行模拟、作战模拟训练、风洞试验、空气动力学、航空图像学、图像地理学等；在飞行员虚拟训练系统行模拟、作战模拟训练、风洞试验、空气动力学、航空图像学、图像地理学等；在飞行员虚拟训练系统中使用真三维显示器作为一种非浸入式的显示终端，构建出逼真的三维环境真实再现飞行员飞参数据，为飞行员提供直观的飞行姿态重现，同时也可以地面工作人员和设计人员提供直观的飞行器动态性能重现。真三维立体显示可以取代电子沙盘形象地对三军协同的战区事态进行描述。海军指挥中心也可利用真三维立体显示装置在浅水域对潜水艇进行导航。

5)航空交通管制系统：真三维显示技术构建具有真实物理深度的空管系统，可直观显示飞行高度，降低了空管人员的劳动强度，大大提高了空管工作的安全性和可靠性。

6)安全领域：痕迹分析、物证分析比对、夜晚监控、红外监视等。

7)建筑领域：建筑设计、建筑导览、城市规划、美化设计、室内设计。

8)科教领域：蛋白质、DNA、分子模型显示、各类立体显微镜、医学教学等。

9)艺术领域：艺术品展览、城市形象宣传、建筑设计等。

附图说明

图1本发明一种真三维显示系统外观图，

图2展示了本发明真三维显示系统的工作原理，

图3展示了本发明真三维显示系统的结构图，

图4展示了本发明机械驱动与同步子系统的结构和连接图，

图5展示了本发明的光学投影子系统正面投影实现方式图的实施例，

图6展示了本发明的光学投影子系统正面投影的实施例设计，

图7展示了本发明的光学投影子系统背面投影的实施例设计。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明技术方案中所涉及的各个细节问题。应指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

如图1所示为真三维显示系统的外观，真三维显示系统整体设计集成为一体，真三维显示系统构成部件集中安置在下方的机箱200内，运动显示屏幕110设计在机箱200上方，X、Y、Z三维空间220是运动显示屏幕110旋转显示空间，运动显示屏幕110旋转时产生的具有真实物理深度的真三维图像就显示在X、Y、Z三维空间220中，230是显示在X、Y、Z三维空间的三维图像示例，机箱200和X、Y、Z三维空间220的中间部分是圆形的真三维显示系统的台面210。整个真三维显示系统一体、便携，可以大大地减轻系统的运输和维护上的困难，而且便于观察者在360度任意角度观察X、Y、Z三维空间220显示的真三维图像230。

(一)一种真三维显示系统的工作原理

请参阅图2，本发明真三维显示系统的工作原理。它主要由机箱200内的一个图像投影装置100和机箱200上方的一个运动显示屏幕110组成和连接，运动显示屏幕110的显示区域位于机箱顶部的X、Y、Z三维空间220中。运动显示屏幕110在Z轴不同位置截获图像投影装置100投射的二维图像流，二维图像流在不同Z轴位置形成1-N系列二维图像，N为自然数。当运动显示屏幕110旋转的足够快，达到以每分钟480-600转速率旋转时，使在Z轴不同位置不断被截获的二维图像合成真三维图像，真三维图像显示在X、Y、Z三维空间中，从360度方向任意观察被观察场景，用于在三维空间中产生具有真实物理深度的真三维图像。主要是利用人眼具备的视觉暂留特性将这多个二维图像合成，感受到在三维空间中形成的真三维图像。

(二)装置的构成

请参阅图3，真三维显示系统主要构成包括以下几个部分：

下面介绍本发明的实施例为真三维显示系统：

所述真三维显示系统的清晰度为三维图像体元个数达到50,000,000个，图3中图像投影装置100包括：控制主机6、图像引擎9、光学投影子系统10、机械驱动与同步子系统11，还有运动显示屏幕110，其中：

1、图像引擎9，为基于DMD技术的高速真三维图像成像引擎，高速指图像引擎芯片刷新速率可达到10000fps。

2、运动显示屏幕110，采用半透半反的半透明材料制成的旋转双螺旋面8结构屏幕，投射率和反射率约为50％。正反两面均有可见光点，观察者可以从几乎任意角度看到投射的光点形成的体元。旋转双螺旋面8可以用以下数学方程来描述：

y＝xtanγ，γ∈[0，180°]，x∈[0，R]

式中，x、y、z为笛卡尔坐标系，单位是毫米；tan是正切函数；γ是角度，单位是度，γ∈[0，180°]表示角度在0°～180°之间变化；p为比例参数，R是半径。

3、光学投影子系统10，主要包括光源1、滤光器，采用紫外/红外衰减滤色片2、光学整直透镜3、极性化分光器4、空间光调制器5、投影光学元件7。

4、机械驱动与同步子系统11，机械驱动与同步子系统11由电机21、电机频率编码控制器22和反馈元件23组合而成，对运动显示屏幕110进行旋转驱动，并对运动显示屏幕110的旋转速度和位置提供精确、稳定的控制。机械驱动与同步子系统11构成和连接参见图4。

5、控制主机6，一台高性能台式电脑或高性能手提式电脑。

控制主机6分别与高速图像引擎9、光学投影子系统10、机械驱动与同步子系统11连接，用于整个系统的人机交互，时刻监视高速图像引擎9、光学投影子系统10、机械驱动与同步子系统11的工作情况；

控制主机6与高速图像引擎9连接，通过USB2.0接口将三维模型切片图像视频信息传输给高速图像引擎9；

控制主机6与机械驱动与同步子系统11连接，控制主机6通过PCI数据采集卡检测机械驱动与同步子系统11的速度信息、频率信息、初始化位置信息以及是否正常工作的信息，将所述的这些正常工作信息与控制主机6设置信息相匹配，然后给出控制机械驱动与同步子系统11的控制信号；

高速图像引擎9分别与控制主机6和光学投影子系统10连接，将控制主机6传输来的视频信息先进行缓存，再进行同步处理后，以投影的方式通过DMD技术将电信息转化为光学信息，通过准确的光路定位到光学投影子系统10；

光学投影子系统10包括光源1；过滤器，采用紫外/红外衰减滤色片2；光学准直透镜3、极性化分光器4、空间光调制器5和投影光学元件7，将得到的光学信息进行滤光、准直、分光处理后传输给空间光调制器，由空间光调制器分配所要投影的图像，再由投影光学元件把经空间光调制器分配的图像投影到运动显示屏幕。具体来讲，光学投影子系统10的工作步骤为：

光学投影子系统10中的光源1发出白光，提供可调制光学信息；紫外/红外衰减滤色片2放置在光源发出的白光光路前端，滤除白光的紫外线与红外线，保留可见光；光学整直透镜3放置在被滤除紫外线与红外线后的可见光光路上，对可见光进行准直；极性化分光器4放置在光学整直透镜3的焦点上，把经过准直的可见光分光，然后投射到空间光调制器5上；通过控制主机6调制空间光调制器5像素的开启和关闭，由空间光调制器5反射和吸收极性化分光器4所分光线，从而把控制主机6传来的变换的图像流调制成变换的图像。投影光学元件7放置在经空间光调制器5调制后的光路上，利用投影光学元件7调整光路，将光线准确投影到运动显示屏幕110上。

运动显示屏幕110由机械驱动与同步子系统11进行驱动，从而高速旋转，当控制主机6采集到机械驱动与同步子系统11的同步信息后，控制图像引擎9进行投影。

图4显示机械驱动与同步子系统11的构成和连接。机械驱动与同步子系统11由电机21、电机频率编码控制器22和反馈元件23组合而成。电机21采用大惯量伺服电机，电机21转子惯量参数为：0.0364×10^-4(kg.m²)，电机21驱动运动显示屏幕110进行转动；电机频率编码控制器22分别和电机21及控制主机6相连接，电机频率编码控制器22控制电机21的旋转频率，从而调整运动显示屏幕110旋转的速度；反馈元件23采用正交光电编码器，采集运动显示屏幕110初始化位置信息，以数字脉冲信号方式反馈给电机21实现速度偏差修正或被传送给控制主机6，等待下一步处理，反馈元件23是实现同步投影的关键。

当运动显示屏幕110旋转的足够快，旋转速率达到每分钟480-600转时，由于人眼的视觉暂留特性，人的肉眼便会将这一系列二维图像合成，感受到在三维空间中形成的真三维图像。观察者可以从360度方向任意观察被观察场景，用于在三维空间中产生具有真实物理深度的真三维图像。

(三)实现方案

请参阅图5，显示本发明光学投影子系统10的正面投影的一种实现方案，图中包括：光源1、紫外/红外衰减滤色片2、光学准直透镜3、极性化分光器4、空间光调制器5、控制主机6、投影光学元件7和运动显示屏幕110的旋转双螺旋面8。

实现显示的具体步骤如下：

步骤1：将光源1产生的光线通过紫外/红外衰减滤色片2和光学准直透镜3投射到极性化分光器上；

步骤2：利用极性化分光器4的极性化特性，极性化分光器4将极性化的光线反射到空间光调制器5上；

步骤3：控制主机6产生变换的图像流调制空间光调制器5，当空间光调制器上5的像素被开启时，通过该像素的光线便被反射回极性化分光器；当空间光调制器上的像素被关闭时，通过该像素的光线便被空间光调制器5吸收；通过调制空间光调制器5上像素的开启和关闭控制由空间光调制器5反射的光线，从而调制出变换的图像，前比较先进的空间光调制器5的最高变换率可达到每秒7000帧；

步骤4：将空间光调制器5上反射出的图像光束经由极性化分光器4和一个投影光学元件7投射到运动显示屏幕110的旋转双螺旋面8上，投射到旋转双螺旋面8上的光束被旋转双螺旋面8截获，在截获处形成可见光点；旋转双螺旋面8在不停地旋转，在不同时间投射出的光束被旋转双螺旋面8在不同高度上截获；

步骤5：将空间光调制器5的调制时序与旋转双螺旋面8的旋转位置同步，便在旋转双螺旋面8旋转出的整个空间产生真三维体元分布；如果旋转双螺旋面8旋转速度大于20赫兹，由于人眼的视觉暂留，观察者便可将其感受为连续显示的真三维图像。这样产生的真三维图像“浮”在三维图像显示空间220中，通过变换观察位置，能从不同角度看到被显示图像的不同侧面；多个观看者能同时从不同角度观察同一被显示三维物体。

上述实现方案具有如下优点：

●光学投影子系统10设计具有“并行投影系统”的优点，利用空间光调制器5可产生变换的两维数据投影流的优势，可以一次同时产生大量三维体元(高达1024x1024个体元或更高，不像以激光扫描系统为代表的“串行投影系统”，一次只能产生一个体元)。这种“并行投影系统”设计思想克服了制约产生高清晰度真三维显示的瓶颈。

●随着空间光调制器5技术的迅速提高，图像分辨率愈来愈高，转换速度愈来愈快，数千万体元的真三维显示系统已切实可行。

●所提出的设计方案结构简单、易于实现、无需复杂的激光扫描机械装置和精细的同步控制。光学校准相对也比较容易。

●真三维图像就像真三维物体一样“漂浮”在三维空间中，观看者无需佩戴特殊眼镜便可从不同角度观察三维图像的不同侧面，因而为人类视觉系统提供了完备的生理和心理的感知条件。观察者通过变换观察位置，能从不同角度看到被显示图像的不同侧面；多个观看者能同时从不同角度观察同一被显示三维物体。

●这里提出的设计和实现方案可以方便地扩充到全真彩色三维显示系统。可以采用三个空间光调制器5，分别投射红、绿、蓝三原色(或其他可以产生逼真颜色的色彩组合)，合成后的显示器便可产生全真彩色真三维显示。

(四)光学投影子系统背投式设计

从光学投影系统设计的角度来看，图5显示光学投影子系统11的实现方案所描述的实现方式属于“正面投影”式的设计。光学投影子系统11正面投影的设计如图6所示，包括投影光学元件7、旋转双螺旋面8、光学投影系统10、与光学投影系统10集成的空间光调制器5、机械驱动与同步子系统11。

旋转双螺旋面8由机械驱动与同步子系统11进行驱动，从而旋转；光学投影子系统10将得到的光学信息进行滤光、准直和分光处理后传输给空间光调制器5，空间光调制器5分配所要投影的图像；被分配的图像通过投影光学元件7的折射，投射在与观察者观看方向相同的旋转双螺旋面8表面上，当旋转双螺旋面8旋转的足够快，旋转速率达到每分钟480-600转时，由于人眼具备的视觉暂留特性，人的肉眼便会将二维图像合成，感觉到在真三维图像显示空间220中形成的真三维图像。

“正面投影”式的设计即是所要投影的图像方向和观察者观看方向相同。如图6所示，光学投影子系统10就将图像投射在与观察者观看方向相同的旋转双螺旋面8表面上。

“正面投影”式设计使得光学投影子系统和旋转双螺旋面体机械系统的工程实现比较容易，但也引起了不少其他设计问题：

1)光学投影子系统10与旋转双螺旋面8及机械驱动与同步子系统11难以整合成为一个合为一体的整体设计。

2)观察者可能遮挡住投影光路，致使系统无法显示完整的真三维图像。

3)系统维护困难。

为了解决上述设计问题，本发明设计了“背面投影”式的实现方案。如图7所示的背面投影设计，包括：旋转双螺旋面8、机械驱动与同步子系统11、光学投影系统10、空间光调制器5。

旋转双螺旋面8由机械驱动与同步子系统11进行驱动，从而旋转；光学投影子系统10将得到的光学信息进行滤光、准直、分光处理后传输给空间光调制器5；空间光调制器5分配所要投影的图像；被分配的图像被从与观察者观看方向相反的方向投射到旋转双螺旋面8表面上，当旋转双螺旋面8旋转的足够快，旋转速率达到每分钟480-600转时，由于人眼具备的视觉暂留特性，人的肉眼便会将二维图像合成，感觉到在真三维图像显示空间220中形成的真三维图像。

在“背面投影”设计方案中，光学投影系统10将空间光调制器5分配的图像从运动显示屏幕110下方位置向上垂直投射到旋转双螺旋面8上，投射方向与观察者观看真三维图像的方向相反。旋转双螺旋面8采用半透半反的半透明材料制成，投射率和反射率约为50％，正反两面均有可见光点，观察者可以从几乎任意角度看到优投射的光点所形成的体元。

这样的实现方案的优点很明显：

(1)可以使整个真三维显示装置的设计嵌入为一体，所有系统元件均可以安置在旋转螺旋面下方的机箱内，真三维显示装置的显示区域设计在机箱顶部，形成一体便携式系统设计，大大地减轻了系统的运输和维护上的困难(外观见图1)。

(2)同时由于整个设计一体，方便参观者从各个角度对真三维图像进行观察。

以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种真三维显示系统，其特征在于，由机箱内的一个图像投影装置与机箱上方的一个运动显示屏幕连接，运动显示屏幕的显示区域位于机箱顶部的X、Y、Z三维空间中，运动显示屏幕在Z轴不同位置截获图像投影装置投射的二维图像流，二维图像流在不同Z轴位置形成1-N个二维图像，运动显示屏幕以每分钟480-600转速率旋转，使在Z轴不同位置不断截获的二维图像合成真三维图像，真三维图像显示在X、Y、Z三维空间中，从360度方向任意观察被观察场景，用于在三维空间中产生具有真实物理深度的真三维图像。

2.根据权利要求1所述的真三维显示系统，其特征在于，所述运动显示屏幕采用半透半反的半透明材料制成的旋转双螺旋面结构屏幕，投射率和反射率为50％；旋转双螺旋面结构屏幕的正反两面均具有可见光点，使观察者能从任意角度看到投射光点形成的体元。

3.根据权利要求1所述的真三维显示系统，其特征在于，所述图像投影装置由图像引擎、光学投影子系统、机械驱动与同步子系统、控制主机组成，其中：

所述控制主机分别与图像引擎、光学投影子系统、机械驱动与同步子系统连接，用于整个系统的人机交互，时刻监视图像引擎、光学投影子系统、机械驱动与同步子系统的工作情况；

所述控制主机与图像引擎连接，用于将三维模型切片图像视频信息传输给图像引擎；

所述控制主机与机械驱动与同步子系统连接，检测机械驱动与同步子系统的速度信息、频率信息、初始化位置信息以及是否正常工作的信息，用于将所述的这些正常工作信息与控制主机设置信息相匹配，然后给出控制机械驱动与同步子系统的控制信号；

所述图像引擎分别与控制主机和光学投影子系统连接，将控制主机传输来的视频信息先进行缓存，再进行同步处理后，以投影的方式通过DMD技术将电信息转化为光学信息，通过准确的光路定位到光学投影子系统；

所述光学投影子系统包括过滤器、光学准直透镜、极性化分光器、空间光调制器和投影光学元件，将得到的光学信息进行滤光、准直、分光处理后传输给空间光调制器，由空间光调制器分配所要投影的图像，再由投影光学元件把经空间光调制器分配的图像投影到运动显示屏幕。

4.根据权利要求1和3所述的真三维显示系统，其特征在于，所述运动显示屏幕与机械驱动与同步子系统连接，由机械驱动与同步子系统驱动运动显示屏幕旋转，当控制主机采集到机械驱动与同步子系统的同步信息后，控制图像引擎进行投影。

5.根据权利要求3所述的真三维显示系统，其特征在于，所述光学投影子系统采用背投式投影，是将经空间光调制器分配的图像从运动显示屏幕下方位置向上垂直投射到旋转双螺旋面上，投射方向与观察者观看真三维图像的方向相反，用于将整个图像投影装置的图像引擎、光学投影子系统、机械驱动与同步子系统和控制主机集成为一体。

6.根据权利要求3所述的真三维显示系统，其特征在于，所述图像引擎是基于DMD技术的真三维图像成像引擎。

7.根据权利要求3所述的真三维显示系统，其特征在于，所述光学投影子系统包括光源、紫外/红外衰减滤色片、光学整直透镜、极性化分光器、空间光调制器、投影光学元件，其中：

所述光源发出白光，提供可调制光学信息；

所述紫外/红外衰减滤色片放置在光源发出白光光路的前端，滤除光源发出白光的紫外线与红外线，用于保留可见光；

所述的光学整直透镜放置在被紫外/红外衰减滤色片滤除紫外线与红外线后的可见光光路上，对可见光进行准直；

所述的极性化分光器放置在所述的光学整直透镜的焦点上，把经过光学整直透镜准直的可见光分光，投射到空间光调制器上；

所述的空间光调制器，通过控制主机调制像素的开启和关闭，反射和吸收极性化分光器所分光线，调制出变换的图像；

所述的投影光学元件放置在空间光调制器后的光路上，利用投影光学元件调整光路，将由空间光调制器反射的光线准确投影到运动显示屏幕上。

8.根据权利要求3所述的真三维显示系统，其特征在于，所述机械驱动与同步子系统由电机、电机频率编码控制器和反馈元件组合而成。其中：

所述电机采用大惯量伺服电机，电机驱动运动显示屏幕进行转动；

所述电机频率编码控制器分别与电机和控制主机相连接，电机频率编码控制器控制电机的旋转频率，从而调整运动显示屏幕旋转的速度；

所述反馈元件采用光电编码器，采集运动显示屏幕初始化位置信息，以数字脉冲信号方式反馈给电机实现速度偏差修正或被传送给控制主机，等待下一步处理，反馈元件是实现同步投影的关键。

9.根据权利要求3所述的真三维显示系统，其特征在于，所述控制主机，是一台高性能台式电脑或手提式电脑。

10.根据权利要求3所述的真三维显示系统，其特征在于，所述滤光器是紫外/红外衰减滤色片。

11.一种真三维显示系统的显示方法，其特征在于：实现显示的具体步骤如下：

步骤1：将光源产生的光线通过紫外/红外衰减滤色片和光学准直透镜投射到极性化分光器上；

步骤2：利用极性化分光器的极性化特性，极性化分光器将极性化的光线反射到空间光调制器上；

步骤3：控制主机产生变换的图像流调制空间光调制器，当空间光调制器上的像素被开启时，通过该像素的光线便被反射回极性化分光器；当空间光调制器上的像素被关闭时，通过该像素的光线便被空间光调制器吸收；通过调制空间光调制器上像素的开启和关闭控制由空间光调制器反射的光线，从而调制出变换的图像；

步骤4：将空间光调制器上反射出的图像光束经由极性化分光器和一个投影光学元件投射到运动显示屏幕的旋转螺旋面上，投射到旋转螺旋面上的光束被旋转螺旋面截获，在截获处形成可见光点；旋转螺旋面在不停地旋转，在不同时间投射出的光束被旋转螺旋面在不同高度上截获；

步骤5：将空间光调制器的调制时序与旋转螺旋面的旋转位置同步，便在旋转螺旋面旋转出的整个空间产生真三维体元分布；如果旋转螺旋面旋转速度大于20赫兹，观察者便可将其感受为连续显示的真三维图像。

12.根据权利要求10所述的真三维显示系统的显示方法，其特征在于：所述真三维图像还包括观察者通过变换观察位置，能从不同角度看到被显示图像的不同侧面；多个观看者能同时从不同角度观察同一被显示三维物体。

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