CN103064244A - 基于高速投影机的真彩色360°三维显示装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于高速投影机的真彩色360°三维显示装置，包括：LED光源组、照明光学系统、空间光调制器、合色棱镜、投影镜头、定向散射屏、转动装置、转动检测模块和光源驱动控制模块。本发明还公开了基于高速投影机的真彩色360°三维显示方法。本发明通过光源驱动控制模块对LED光源的光强进行灰度二进制编码并与定向散射屏的转动保持同步，高速投影机将不同灰阶的二值图像序列时序投影到旋转的定向散射屏上来实现360°视场三维显示，实现了供多人多视角裸眼同时观看的真彩色空间三维显示，提高了三维显示图像的质量，降低了对空间光调制器帧频的要求。

Description

基于高速投影机的真彩色360°三维显示装置和方法

技术领域

本发明属于三维显示技术领域，具体涉及一种基于高速投影机的真彩色360°视场三维显示装置和方法。 

背景技术

视觉是人类认识世界、认识自然的主要途径，人类获得的信息大多数来自视觉。而长期以来，表达可视信息的主要手段仍然是二维的。传统二维显示技术遗失了真实物理世界的深度信息，严重地阻碍了人类对客观世界的感知。人类是天生的空间思维者，如何实现真实空间三维显示一直是人们孜孜以求的目标。目前，三维显示技术主要分为四类：体视三维显示技术、自体视三维显示技术、体三维显示技术、光场三维显示技术以及全息三维显示技术等。 

空间三维显示是一种能够在一个真正具有宽度、高度和深度的真实三维空间内进行图像信息再现的技术，可供多个观察者同时环绕观看，是目前的研究热点。体三维显示技术是通过适当方式来激励位于透明显示体积内的物质，利用可见辐射的产生、吸收或散射而形成体素来实现三维显示。光场三维显示技术通过再现三维物体向各个方向发射的光线的方式将要显示三维场景的各个侧面的图像准确地成像到相应的方位。采用这种技术重建三维图像，众多观看者能以其习惯的观看方式同时观看到空间三维场景360°的各个侧面，犹如一个在现实空间的三维物体一样，能自动满足多种生理和心理深度暗示，可多人、多角度、同时、裸眼观察，无需任何助视仪器，符合人类在视觉观察及深度感知方面的自然生理习惯。 

目前，高速投影机在体三维显示和光场三维显示中均有比较重要的应用，但实现的三维显示目前多数采用高速投影二值图像来实现，没有实现真彩色的三维显示。 

发明内容

本发明提供了一种基于高速投影机的真彩色360°视场三维显示装置和显示方法，利用了LED的快速响应特性，通过对LED亮度的时序调制降低了实现真彩色360°视场三维显示所需要高速投影机投影二值图像的帧频，实现了可供多人多视角裸眼同时观看的真彩色360°视场三维显示，提高了三维显示的图像质量，从而克服现有技术的不足。 

一种基于高速投影机的真彩色360°三维显示装置，其特征在于，包括：LED光源组、第一照明光学系统、第二照明光学系统、第三照明光学系统、第一高速空间光调制器、第二高速空间光调制器、第三高速空间光调制器、合色棱镜、投影镜头、定向散射屏、转动装置、转动检测模块和光源驱动控制模块，其中： 

LED光源组，包括红色LED光源、绿色LED光源和蓝色LED光源，作为高速投影机的照明光源，与光源驱动控制模块连接； 

第一照明光学系统，将红色LED光源发出的光线进行收集并作为照明光会聚到第一高速空间光调制器上； 

第二照明光学系统，将绿色LED光源发出的光线进行收集并作为照明光会聚到第二高速空间光调制器上； 

第三照明光学系统，将蓝色LED光源发出的光线进行收集并作为照明光会聚到第三高速空间光调制器上； 

第一高速空间光调制器，被红色照明光束照亮，将需要显示红色分量的二值图像加载其上并按顺序高速显示出来； 

第二高速空间光调制器，被绿色照明光束照亮，将需要显示绿色分量的二值图像加载其上并按顺序高速显示出来； 

第三高速空间光调制器，被蓝色照明光束照亮，将需要显示蓝色分量的二值图像加载其上并按顺序高速显示出来； 

合色棱镜，将分别带有图像信息的红色光束、绿色光束、蓝色光束合成为具有相同光轴方向的光束； 

投影镜头，将合成后的具有相同光轴方向的光束投影到定向散射屏上； 

定向散射屏，对投影其上的光束的出射角度进行控制，保证观察区域 的观察者的双眼看到具有视差的图像； 

转动装置，与定向散射屏连接，并带动定向散射屏转动； 

转动检测模块，检测转动装置的转速信号和角度位置并传输给光源驱动控制模块； 

光源驱动控制模块，根据转动装置的转速信号和角度位置控制驱动LED光源的电流大小，同时根据转速信号和角度位置控制第一高速空间光调制器、第二高速空间光调制器以及第三高速空间光调制器上需要加载的二值图像的同步更新。 

所述LED光源组为红色、绿色和蓝色三色分离的三块高亮度LED芯片或LED芯片阵列。所述第一高速空间光调制器、第二高速空间光调制器和第三高速空间光调制器为反射型的高速数字微镜器件。 

所述定向散射屏为反射式偏折型散射屏，该反射式偏折型散射屏底面与电机转轴垂直，由光栅方向互相平行的反射式锯齿型光栅和柱面光栅构成。所述定向散射屏为斜面定向散射屏，由柱面光栅构成，光栅方向与电机转轴的径向方向垂直，斜面定向散射屏底面与电机转轴成α角，α一般为30~60°。 

所述转动检测模块为基于现场可编程门阵列为核心的控制模块或基于数字信号处理器为核心的控制模块。所述光源驱动控制模块为基于现场可编程门阵列为核心的恒流源控制模块或基于单片机为核心的恒流源控制模块，用于时序控制点亮LED光源的电流。 

本发明还提供了一种基于高速投影机的真彩色360°三维显示方法，包括： 

（1）计算机根据三维模型、高速投影机的视场角和距离定向散射屏的距离、定向散射屏的尺寸、观察者位置、色彩深度等参数计算需要投影的三通道图像序列信息； 

（2）计算机将需要显示的三通道图像序列信息分别传入第一高速空间光调制器、第二高速空间光调制器和第三高速空间光调制器以供显示； 

（3）定向散射屏安装在转动装置上并由其带动旋转，转动检测模块检测转动装置的转速信号和角度位置并传输给光源驱动控制模块，光源驱 动控制模块与高速投影机相连接，并将传入的转动装置的转速和角度位置信号传送给高速投影机； 

（4）定向散射屏每旋转一圈，光源驱动控制模块改变一次驱动LED光源的电流来改变LED光源的亮度以适应相应的灰阶； 

（5）定向散射屏每旋转一圈的过程中，第一高速空间光调制器、第二高速空间光调制器和第三高速空间光调制器分别显示相应的单个灰阶的M幅图像，并通过合色棱镜合成为彩色图像，经投影镜头投影到定向散射屏上； 

（6）定向散射屏旋转N圈，第一高速空间光调制器、第二高速空间光调制器和第三高速空间光调制器分别显示了N×M幅图像并顺序投影到定向散射屏上，通过定向散射屏对出射光线的限制，每个视点可观察到图像为3×2^N色，位于周围的观察者均可以观察到真彩色的空间三维场景。 

所述的M为100-2000，所述的N为1-8。 

本发明将LED的亮度调制和现有帧频的高速空间光调制器结合起来，并采用定向散射屏控制出射光线的出射角度，实现了真彩色360°视场空间三维显示，提高了空间三维显示的图像分辨率、色深度以及刷新频率。 

附图说明

图1是本发明的基于高速投影机的真彩色360°三维显示装置的实施例1的示意图。 

图2是本发明的基于高速投影机的真彩色360°三维显示装置的实施例1中反射式偏折型散射屏的结构示意图。 

图中：1为LED光源组、21为第一照明光学系统、22为第二照明光学系统、23为第三照明光学系统、31为第一高速空间光调制器、32为第二高速空间光调制器、33为第三高速空间光调制器、4为合色棱镜、5为投影镜头、6为反射式偏折型散射屏、7为转动装置、8为转动检测模块、9为光源驱动控制模块、为斜面定向散射屏。 

具体实施方式

下面结合实施例和附图来详细说明本发明，但本发明并不仅限于此。 

实施例1 

如图1所示，一种基于高速投影机的真彩色360°视场三维显示装置，包括：LED光源组1、第一照明光学系统21、第二照明光学系统22、第三照明光学系统23、第一高速空间光调制器31、第二高速空间光调制器32、第三高速空间光调制器33、合色棱镜4、投影镜头5、反射式偏折型散射屏6、转动装置7、转动检测模块8和光源驱动控制模块9。LED光源组1、第一照明光学系统21、第二照明光学系统22、第三照明光学系统23、第一高速空间光调制器31、第二高速空间光调制器32、第三高速空间光调制器32、合色棱镜4、投影镜头5组成了三通道的彩色高速投影机。 

LED光源组1作为高速投影机的照明光源，与光源驱动控制模块9连接。LED光源组1包括红色LED光源、绿色LED光源和蓝色LED光源，具体为红色、绿色和蓝色三色分离的三块高亮度LED芯片或LED芯片阵列。红色LED光源、绿色LED光源和蓝色LED光源的亮度由驱动各个LED光源的电流所决定，在系统中由光源驱动控制模块9控制。 

第一照明光学系统21、第二照明光学系统22和第三照明光学系统23分别对应了红色、绿色和蓝色的LED光源。第一照明光学系统21，将红色LED光源发出的光线进行收集并作为照明光会聚到第一高速空间光调制器31上；第二照明光学系统22，将绿色LED光源发出的光线进行收集并作为照明光会聚到第二高速空间光调制器32上；第三照明光学系统23，将蓝色LED光源发出的光线进行收集并作为照明光会聚到第三高速空间光调制器33上。第一照明光学系统21、第二照明光学系统22和第三照明光学系统23一般为方棒积分器件和透镜的组合、复眼透镜和透镜的组合等，其目标都是获取与空间光调制器的面积相匹配的均匀光斑，充分提高光源的能量利用率。 

第一高速空间光调制器31、第二高速空间光调制器32和第三高速空间光调制器33分别将需要显示红色分量、蓝色分量和绿色分量的对应二值图像加载其上并按顺序同步地高速显示出来。由于目前液晶（LCD）空 间光调制器、硅基液晶（LCOS）空间光调制器的刷新频率不能太高，本发明中的第一高速空间光调制器31、第二高速空间光调制器32和第三高速空间光调制器33一般采用反射型的高速数字微镜器件（DMD）。 

合色棱镜4，一般为X棱镜、Philips棱镜或两个不同分色镜的组合。将分别带有空间光调制器加载图像信息的红、绿、蓝三束光合成为具有相同方向的光束并通过投影镜头5投影到反射式偏折型散射屏6上。 

反射式偏折型散射屏6安装在转动装置7上，并由其带动旋转，反射式偏折型散射屏6的底面与转动装置7中的电机转轴垂直。反射式偏折型散射屏6的形状可以为圆形、矩形或多边形等，一般多为圆形以便于降低机械旋转带来的装置不稳定、噪声大等因素。反射式偏折型散射屏6由光栅方向互相平行的反射式锯齿型光栅61和柱面光栅62构成。反射式偏折型散射屏6把高速投影机的投影光线往一侧偏折。以偏折方向为主方向，在与主方向垂直的竖直方向上发生散射，而和主方向垂直的水平方向小角度反射。 

转动检测模块8，检测转动装置7的转速和角度位置信号并传输给光源驱动控制模块9来确定光源驱动控制模块9需要改变驱动LED光源组1亮度的时刻。转动检测模块8一般为基于现场可编程门阵列为核心的控制模块或基于数字信号处理器为核心的控制模块，通过对转动装置7的转速和角度位置信号的采集处理整形后传输给光源驱动控制模块9。 

光源驱动控制模块9为基于现场可编程门阵列为核心的恒流源控制模块或基于单片机为核心的恒流源控制模块，通过转动检测模块8传入的信号对驱动LED光源组1的电流进行时序控制，从而改变不同时刻LED光源组1的亮度。光源驱动控制模块同时与高速投影机相连接，并将传入的转动装置的转速和角度位置信号传送给高速投影机以控制第一高速空间光调制器31、第二高速空间光调制器32和第三高速空间光调制器33的图像同步刷新。假设反射式偏折型散射屏6每旋转一圈，光源驱动控制模块改变一次驱动LED光源的电流，第一高速空间光调制器31、第二高速空间光调制器32和第三高速空间光调制器33高速地时序显示出对应灰阶的M幅图像并投影到反射式偏折型散射屏6上。通过反射式偏折型散射屏6 对出射光线的限制及其360°扫描，每个视点位置可观察到图像为3×2^N色，位于周围360°观察区域的观察者可以观察到真彩色的空间三维场景，三维场景悬浮于反射式偏折型散射屏6的上方，显示图像真实细腻，颜色丰富。 

如图2所示，反射式偏折型散射屏6由反射式锯齿型光栅61和柱面光栅62构成，并且两者的光栅方向互相平行。反射式偏折型散射屏6把高速投影机的投影光线往一侧偏折。以偏折方向为主方向，在与主方向垂直的竖直方向上发生散射，而和主方向垂直的水平方向小角度反射。反射式锯齿型光栅61将透射的高速投影机2的投影主光线往一侧偏折，反射式锯齿型光栅61的锯齿楔角决定了主偏折角度的大小和方向；柱面光栅62将投影在其上的图像在光栅方向上和垂直于光栅方向上分别对其出射角度进行限制，在光栅方向上以比较小的发散角度出射，在垂直于光栅方向上以比较大的角度进行散射。反射式偏折型散射屏6在和偏折方向垂直的水平方向上以小角度出射，其角度大小一般小于360/M°。而反射式偏折型散射屏6在与偏折方向垂直的竖直方向上发生以大角度散射，但其散射上端的最边缘光线的水平方向与偏折方向的水平分量方向相同，否则在偏折方向另外一侧也能看到部分的图像。 

实施例2 

一种基于高速投影机的真彩色360°三维显示装置，包括：LED光源组1、第一照明光学系统21、第二照明光学系统22、第三照明光学系统23、第一高速空间光调制器31、第二高速空间光调制器32、第三高速空间光调制器33、合色棱镜4、投影镜头5、转动装置7、转动检测模块8、光源驱动控制模块9和斜面定向散射屏。LED光源组1、第一照明光学系统21、第二照明光学系统22、第三照明光学系统23、第一高速空间光调制器31、第二高速空间光调制器32、第三高速空间光调制器32、合色棱镜4、投影镜头5组成了三通道的彩色高速投影机。 

LED光源组1作为高速投影机的照明光源，与光源驱动控制模块9连接。LED光源组1包括红色、绿色和蓝色三色分离的三块高亮度LED芯片或LED芯片阵列。LED光源的亮度由驱动各个LED的电流所决定， 在系统中由光源驱动控制模块9控制。 

第一照明光学系统21、第二照明光学系统22和第三照明光学系统23分别对应了红色、绿色和蓝色的LED光源。第一照明光学系统21，将红色LED光源发出的光线进行收集并会聚到第一高速空间光调制器31上；第二照明光学系统22，将绿色LED光源发出的光线进行收集并会聚到第二高速空间光调制器32上；第三照明光学系统23，将蓝色LED光源发出的光线进行收集并会聚到第三高速空间光调制器33上。第一照明光学系统21、第二照明光学系统22和第三照明光学系统23一般为方棒积分器件和透镜的组合、复眼透镜和透镜的组合等，其目标都是获取与空间光调制器的面积相匹配的均匀光斑，充分提高光源的能量利用率。 

第一高速空间光调制器31、第二高速空间光调制器32和第三高速空间光调制器33分别将需要显示红色分量、蓝色分量和绿色分量的对应二值图像加载其上并按顺序同步地高速显示出来。由于目前液晶（LCD）空间光调制器、硅基液晶（LCOS）空间光调制器的刷新频率不能太高，本发明中的第一高速空间光调制器31、第二高速空间光调制器32和第三高速空间光调制器33一般采用反射型的高速数字微镜器件（DMD）。 

合色棱镜4，一般为X棱镜、Philips棱镜或两个不同分色镜的组合。将分别带有空间光调制器加载图像信息的红、绿、蓝三束光合成为具有相同方向的光束并通过投影镜头5投影到斜面定向散射屏上。斜面定向散射屏安装在转动装置7上，并由其带动旋转。斜面定向散射屏由反射式柱面光栅构成，光栅方向与径向方向垂直，其底面与电机转轴成α角，α一般为30~60°。斜面定向散射屏把高速投影机的投影光线往一侧偏折反射。以斜面定向散射屏的底面为基准面对高速投影机的投影光线进行反射，主偏折方向由斜面定向散射屏底面与电机转轴的倾角决定。反射式柱面光栅在与主偏折方向垂直的竖直方向上发生散射，而和主方向偏折垂直的水平方向小角度反射。 

转动检测模块8，检测转动装置7的转速和角度位置信号并传输给光源驱动控制模块9来确定光源驱动控制模块9需要改变驱动LED光源组1亮度的时刻。转动检测模块8一般为基于现场可编程门阵列为核心的控制 模块或基于数字信号处理器为核心的控制模块，通过对转动装置7的转速和角度位置信号的采集处理整形后传输给光源驱动控制模块9。 

光源驱动控制模块9为基于现场可编程门阵列为核心的恒流源控制模块或基于单片机为核心的恒流源控制模块，通过转动检测模块8传入的信号对驱动LED光源组1的电流进行时序控制，从而改变不同时刻LED光源组1的亮度。假设斜面定向散射屏每旋转一圈，光源驱动控制模块改变一次驱动LED光源的电流，第一高速空间光调制器31、第二高速空间光调制器32和第三高速空间光调制器33高速地时序显示出对应灰阶的M幅图像并投影到斜面定向散射屏上。通过斜面定向散射屏对出射光线的限制，每个视点位置可观察到图像为3×2^N色，位于周围360°观察区域的观察者可以观察到真彩色的空间三维场景，显示图像真实细腻，颜色丰富。 

如图1所示，一种基于高速投影机的真彩色360°三维显示方法： 

首先，计算机需要根据需要显示的彩色空间三维模型数据、以及硬件系统的各项参数：高速投影机的视场角和距离定向散射屏的距离、定向散射屏的尺寸、观察者位置和一周投影图像数M等来计算需要投影的RGB三通道的真彩色图像序列信息，每个通道的真彩色图像序列的数量为M，每幅图单通道的色深度为8位。根据需要显示的色彩深度N（一般N≤8）对上面计算出的RGB三通道图像序列信息进行二值量化处理，得到每通道对应的2^N×M幅二值图像。由于考虑到高速投影机的帧频以及三维场景的刷新频率，我们一般选取M为100-2000。 

其次，计算机将上述计算以供显示的RGB三通道图像序列（每通道2^N×M幅二值图像）分别通过高速连接接口传入第一高速空间光调制器、第二高速空间光调制器和第三高速空间光调制器的存储器中以供显示，高速连接接口一般为USB接口，千兆网接口，高清视频接口（DVI，HDMI），PCI-E接口等。 

在硬件上，转动装置由电机驱动并带动定向散射屏旋转，一般情况下转动装置的转轴与高速投影机的光轴重合。转动检测模块通过与转动装置 相连接的传感器（接触式、非接触式）检测转动装置的转速和角度位置信号并传输给光源驱动控制模块以及高速投影机。高速投影机根据传入的转动装置的转速和角度位置信号，以及一周投影图像数M，计算出每幅二值图像所要显示的时间以及开始显示的位置。 

定向散射屏在开始旋转第1圈时，光源驱动控制模块改变驱动红色LED光源的电流为I₁来改变红色LED光源的亮度为L₁，与此同时第一高速空间光调制器开始投影与红色LED光源的亮度L₁相对应的M幅二值图像序列，当定向散射屏旋转到不同位置的时候显示相对应的二值图像；定向散射屏完成第1圈旋转，开始旋转第2圈时，光源驱动控制模块改变驱动红色LED光源的电流为I₂来改变红色LED光源的亮度为L₂，与此同时第一高速空间光调制器开始投影与红色LED光源的亮度L₂相对应的M幅二值图像序列，当定向散射屏旋转到不同位置的时候显示相对应的二值图像；以此类推，当定向散射屏开始旋转第i圈时，光源驱动控制模块改变驱动红色LED光源的电流为I_i来改变红色LED光源的亮度为L_i，与此同时第一高速空间光调制器开始投影与红色LED光源的亮度L_i相对应的M幅二值图像序列；当定向散射屏旋转了N圈后，第一高速空间光调制器共显示了N×M幅二值图像。因此，在某一角度位置上投影的图像信息为每一圈的对应此位置的图像与该圈光源亮度乘积的叠加。类似地，第二高速空间光调制器和第三高速空间光调制器在定向散射屏旋转了N圈的过程中也分别顺序显示了对应的N×M幅二值图像。每旋转一圈，光源驱动模块对与第二高速空间光调制器相对应的绿色LED光源以及与第三高速空间光调制器相对应的蓝色LED光源的驱动电流分别进行改变实现对其亮度的调节以适应不同的灰阶。第一高速空间光调制器、第二高速空间光调制器和第三高速空间光调制器分别顺序同步显示的N×M幅二值图像，通过合色棱镜合成为彩色图像投影到定向散射屏上，通过定向散射屏对出射光线的限制，每个视点可观察到图像为3×2^N色，位于周围的观察者均可以观察到真彩色的空间三维场景。 

L_i为将投影的灰度图像量化为N幅二值图像后，第i幅二值图像对应的光源亮度。在定向散射屏旋转了N圈的过程中，每一圈对应的RGB LED 均改变一次亮度，其亮度变化一般为逐渐增大的趋势，这样避免了电流的快速变化带来的影响。采用的LED光源需具有比较高的响应速度，以适应图像的高速切换。 

Claims (9)

1.一种基于高速投影机的真彩色360°三维显示装置，其特征在于，包括：LED光源组、第一照明光学系统、第二照明光学系统、第三照明光学系统、第一高速空间光调制器、第二高速空间光调制器、第三高速空间光调制器、合色棱镜、投影镜头、定向散射屏、转动装置、转动检测模块和光源驱动控制模块，其中：

LED光源组，包括红色LED光源、绿色LED光源和蓝色LED光源，作为高速投影机的照明光源，与光源驱动控制模块连接；

第一照明光学系统，将红色LED光源发出的光线进行收集并作为照明光会聚到第一高速空间光调制器上；

第二照明光学系统，将绿色LED光源发出的光线进行收集并作为照明光会聚到第二高速空间光调制器上；

第三照明光学系统，将蓝色LED光源发出的光线进行收集并作为照明光会聚到第三高速空间光调制器上；

第一高速空间光调制器，被红色照明光束照亮，将需要显示红色分量的二值图像加载其上并按顺序高速显示出来；

第二高速空间光调制器，被绿色照明光束照亮，将需要显示绿色分量的二值图像加载其上并按顺序高速显示出来；

第三高速空间光调制器，被蓝色照明光束照亮，将需要显示蓝色分量的二值图像加载其上并按顺序高速显示出来；

合色棱镜，将分别带有图像信息的红色光束、绿色光束、蓝色光束合成为具有相同光轴方向的光束；

投影镜头，将合成后的具有相同光轴方向的光束投影到定向散射屏上；

定向散射屏，对投影其上的光束的出射角度进行控制，保证观察区域的观察者的双眼看到具有视差的图像；

转动装置，与定向散射屏连接，并带动定向散射屏转动；

转动检测模块，检测转动装置的转速信号和角度位置并传输给光源驱动控制模块；

光源驱动控制模块，根据转动装置的转速信号和角度位置控制驱动LED光源的电流大小，同时根据转速和角度位置信号控制第一高速空间光调制器、第二高速空间光调制器以及第三高速空间光调制器上需要加载的二值图像的同步更新。

2.根据权利要求1所述的基于高速投影机的真彩色360°三维显示装置，其特征在于，所述LED光源组为红色、绿色和蓝色三色分离的三块高亮度LED芯片或LED芯片阵列。

3.根据权利要求1所述的基于高速投影机的真彩色360°三维显示装置，其特征在于，所述第一高速空间光调制器、第二高速空间光调制器和第三高速空间光调制器为反射型的高速数字微镜器件。

4.根据权利要求1所述的基于高速投影机的真彩色360°三维显示装置，其特征在于，所述定向散射屏为反射式偏折型散射屏，该反射式偏折型散射屏底面与电机转轴垂直，由光栅方向互相平行的反射式锯齿型光栅和柱面光栅构成。

5.根据权利要求1所述的基于高速投影机的真彩色360°三维显示装置，其特征在于，所述定向散射屏为斜面定向散射屏，由柱面光栅构成，光栅方向与电机转轴的径向方向垂直，斜面定向散射屏底面与电机转轴成α角，α一般为30~60°。

6.根据权利要求1所述的基于高速投影机的真彩色360°三维显示装置，其特征在于，所述转动检测模块为基于现场可编程门阵列为核心的控制模块或基于数字信号处理器为核心的控制模块。

7.根据权利要求1所述的基于高速投影机的真彩色360°三维显示装置，其特征在于，所述光源驱动控制模块为基于现场可编程门阵列为核心的恒流源控制模块或基于单片机为核心的恒流源控制模块，用于时序控制点亮LED光源的电流。

8.一种基于高速投影机的真彩色360°三维显示方法，其特征在于，包括：

（1）计算机根据三维模型、高速投影机的视场角和距离定向散射屏的距离、定向散射屏的尺寸、观察者位置、色彩深度计算需要投影的三通道图像序列信息；

（2）计算机将需要显示的三通道图像序列信息分别传入第一高速空间光调制器、第二高速空间光调制器和第三高速空间光调制器以供显示；

（3）定向散射屏安装在转动装置上并由其带动旋转，转动检测模块检测转动装置的转速和角度位置信号并传输给光源驱动控制模块，光源驱动控制模块与高速投影机相连接，并将传入的转动装置的转速和角度位置信号传送给高速投影机；

（4）定向散射屏每旋转一圈，光源驱动控制模块改变一次驱动LED光源的电流来改变LED光源的亮度以适应相应的灰阶；

（5）定向散射屏每旋转一圈的过程中，第一高速空间光调制器、第二高速空间光调制器和第三高速空间光调制器分别显示相应的单个灰阶的M幅图像，并通过合色棱镜合成为彩色图像，经投影镜头投影到定向散射屏上；

（6）定向散射屏旋转N圈，第一高速空间光调制器、第二高速空间光调制器和第三高速空间光调制器分别显示了N×M幅图像并顺序投影到定向散射屏上，通过定向散射屏对出射光线的限制，每个视点可观察到图像为3×2^N色，位于周围的观察者均可以观察到真彩色的空间三维场景。

9.根据权利要求8所述的基于高速投影机的真彩色360°三维显示方法，其特征在于，所述的M为100-2000，所述的N为1-8。

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