CN104714306A - 悬浮式裸眼多视点3d显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及显示技术。悬浮式裸眼多视点3D显示装置，包括一投影系统、一组合式偏折型散射屏，组合式偏折型散射屏由偏折型散射子屏组合拼接而成；投影系统包括复数个投影机，复数个投影机环绕组合式偏折型散射屏的中心轴线排布，各投影机投射出的光束与中心轴线的夹角相同，且各投影机投射出的光束与中心轴线在空间上存在一交汇点；交汇点处设有一反光装置，反光装置包括一反光面、一非反光面，反光面朝向的投影机的投影画面落在组合式偏折型散射屏上，非反光面朝向的投影机的投影画面不落在组合式偏折型散射屏。本发明的投影系统相对于高速投影机大大的降低了成本，有利于视差型空间三维显示装置的推广和使用。

Description

悬浮式裸眼多视点3D显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术，具体涉及裸眼3D显示装置。

背景技术

视差型三维显示作为3D显示的一种，它是通过特定分离方式使左、右视图分别为观察者左、右眼观察，利用双目视觉融像而产生立体感知。这种三维显示虽然能给观察者带来一种深度空间虚拟立体感，但它仅提供分立的视区和有限个数的视点，而且非自然深度感的立体显示，更关键的是无法实现同一时刻在不同的位置观看到不同立体画面。

近年来，出现了一种视差型空间三维显示装置，该装置利用高度投影机把三维物体不同俯仰视角的水平360°视场组合图像同时投影到组合式偏折型散射屏上的不同区域。组合式偏折型散射屏的每个区域均可控制不同角度入射光线的垂直偏折及发散角度和水平发散角度，保证围绕观看的不同高度的观察者的双眼都能观察到与其视点位置相符合的立体图像。

组合式偏折型散射屏由主偏折角度不同的复数个偏折型散射子屏组合拼接而成，每个偏折型散射子屏对应于一个俯仰视角；每个所述偏折型散射子屏，由光栅方向互相平行的锯齿型光栅和柱面光栅构成，所述锯齿型光栅由多个三角柱状结构连续排列构成，每一个所述偏折型散射子屏中的锯齿型光栅中所述三角柱状结构的倾斜角相同.

视差型空间三维显示装置虽然可以实现多视角观看，但因高度投影机价格非常高，使得视差型空间三维显示装置的整体价格较高，应用受限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种悬浮式裸眼多视点3D显示装置。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

悬浮式裸眼多视点3D显示装置，包括一视差型空间三维显示装置主体，所述视差型空间三维显示装置主体包括一投影系统、一组合式偏折型散射屏，所述组合式偏折型散射屏由主偏折角度不同的复数个偏折型散射子屏组合拼接而成；其特征在于，所述组合式偏折型散射屏呈圆盘状，所述组合式偏折型散射屏由复数个呈扇形状的偏折型散射子屏组合拼接而成，所述组合式偏折型散射屏可绕所述组合式偏折型散射屏的中心轴线转动；

所述投影系统包括复数个投影机，复数个投影机环绕所述组合式偏折型散射屏的中心轴线排布，各投影机投射出的光束与所述中心轴线的夹角相同，且各投影机投射出的光束与所述中心轴线在空间上存在一交汇点；

所述交汇点处设有一反光装置，所述反光装置包括一反光面、一非反光面，所述反光面朝向的投影机的投影画面落在所述组合式偏折型散射屏上，所述非反光面朝向的投影机的投影画面不落在所述组合式偏折型散射屏。

本发明允许投影系统通过反光面朝向的选择，选择与组合式偏折型散射屏光连接的投影机，进而选择落在所述组合式偏折型散射屏上的投影画面，从而取代现有的高速投影机。本发明的投影系统相对于高速投影机大大的降低了成本，有利于视差型空间三维显示装置的推广和使用。

所述反光装置可以包括一底座，所述底座上装有一相对于所述底座向里倾斜的基板，所述基板的外表面镀有反光膜，形成所述反光面。或者所述基板的外侧黏贴有一至少一块平面反射镜，形成所述反光面。所述反光装置可以包括一透光棱镜，所述透光棱镜内设有一反光膜，形成所述反光面。上述各反光面与所述组合式偏折型散射屏的中心轴线的夹角小于90°。

所述反光装置还设有第一转轴，所述第一转轴的中心线与所述组合式偏折型散射屏的中心轴线重合，所述第一转轴通过第一传动机构连接第一驱动电机。以通过第一驱动电机驱动所述转轴转动，从而带动所述反光装置转动，完成反光面朝向的选择，进而选择落在所述组合式偏折型散射屏上的投影画面。

所述投影机至少有两台，所述反光面朝向的投影机至少有一台。以通过至少两个画面的切换，实现立体显示。

所述偏折型散射子屏由光栅方向互相平行的锯齿型光栅和柱面光栅构成，所述锯齿型光栅由多个三角柱状结构连续排列构成，每一个所述偏折型散射子屏中的锯齿型光栅中所述三角柱状结构的倾斜角相同。

所述锯齿型光栅优选位于所述柱面光栅的下方。所述三角柱状结构的表面可以镀有反射膜，构成反射式锯齿型光栅。

所述视差型空间三维显示装置主体还可以包括一驱动所述组合式偏折型散射屏绕所述组合式偏折型散射屏的中心轴线转动的第二驱动电机。为了进一步降低成本，所述组合式偏折型散射屏与所述反光装置可以共驱动，即仅设一个电机，所述电机同时驱动所述组合式偏折型散射屏和所述反光装置转动。

为了使观看者获得较好的自然深度感，各投影机均连接一计算机，所述计算机连接所述第一驱动电机、所述第二驱动电机的变频器；

所述计算机还连接一传感器系统，所述传感器系统设有至少两个转速传感器，其中一个转速传感器位于所述第一驱动电机的转轴处，另一个转速传感器位于所述第二驱动电机的转轴处。计算机通过转速传感器获取所述组合式偏折型散射屏和所述反光装置的转动情况，进而对两者的转速做出协调，同时可根据转动情况，调节投影机的投影帧频。

附图说明

图1为本发明的一种结构的光路图；

图2为图1中的偏折型散射子屏的主要结构示意图；

图3为本发明的另一种结构的光路图；

图4为图3中的偏折型散射子屏的主要结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。

悬浮式裸眼多视点3D显示装置，包括一视差型空间三维显示装置主体，视差型空间三维显示装置主体包括一投影系统、一组合式偏折型散射屏，组合式偏折型散射屏由主偏折角度不同的复数个偏折型散射子屏组合拼接而成；组合式偏折型散射屏呈圆盘状，组合式偏折型散射屏由复数个呈扇形状的偏折型散射子屏组合拼接而成，组合式偏折型散射屏可绕组合式偏折型散射屏的中心轴线转动；

投影系统包括复数个投影机，复数个投影机环绕组合式偏折型散射屏的中心轴线排布，各投影机投射出的光束与中心轴线的夹角相同，且各投影机投射出的光束与中心轴线在空间上存在一交汇点；

交汇点处设有一反光装置，反光装置包括一反光面、一非反光面，反光面朝向的投影机的投影画面落在组合式偏折型散射屏上，非反光面朝向的投影机的投影画面不落在组合式偏折型散射屏。

本发明允许投影系统通过反光面朝向的选择，选择与组合式偏折型散射屏光连接的投影机，进而选择落在组合式偏折型散射屏上的投影画面，从而取代现有的高速投影机。本发明的投影系统相对于高速投影机大大的降低了成本，有利于视差型空间三维显示装置的推广和使用。

反光装置可以包括一底座，底座上装有一相对于底座向里倾斜的基板，基板的外表面镀有反光膜，形成反光面。或者基板的外侧黏贴有一至少一块平面反射镜，形成反光面。反光装置可以包括一透光棱镜，透光棱镜内设有一反光膜，形成反光面。上述各反光面与组合式偏折型散射屏的中心轴线的夹角小于90°。

反光装置还设有第一转轴，第一转轴的中心线与组合式偏折型散射屏的中心轴线重合，第一转轴通过第一传动机构连接第一驱动电机。以通过第一驱动电机驱动转轴转动，从而带动反光装置转动，完成反光面朝向的选择，进而选择落在组合式偏折型散射屏上的投影画面。

投影机至少有两台，反光面朝向的投影机至少有一台。以通过至少两个画面的切换，实现立体显示。

视差型空间三维显示装置主体还可以包括一驱动组合式偏折型散射屏绕组合式偏折型散射屏的中心轴线转动的第二驱动电机。为了进一步降低成本，组合式偏折型散射屏与反光装置可以共驱动，即仅设一个电机，电机同时驱动组合式偏折型散射屏和反光装置转动。

为了使观看者获得较好的自然深度感，各投影机均连接一计算机，计算机连接第一驱动电机、第二驱动电机的变频器；

计算机还连接一传感器系统，传感器系统设有至少两个转速传感器，其中一个转速传感器位于第一驱动电机的转轴处，另一个转速传感器位于第二驱动电机的转轴处。计算机通过转速传感器获取组合式偏折型散射屏和反光装置的转动情况，进而对两者的转速做出协调，同时可根据转动情况，调节投影机的投影帧频。

具体实施例1，参照图1和图2，

复数个投影机2位于组合式偏折型散射屏1的下方，且环绕组合式偏折型散射屏1的中心轴线排布，各投影机2投射出的光束与中心轴线的交汇点设有一反光装置3，反光装置3包括一反光面、一非反光面，反光面朝向的投影机的投影画面落在组合式偏折型散射屏1上，非反光面朝向的投影机的投影画面不落在组合式偏折型散射屏1。

偏折型散射子屏由光栅方向互相平行的锯齿型光栅5和柱面光栅4构成，锯齿型光栅5由多个三角柱状结构连续排列构成，每一个偏折型散射子屏中的锯齿型光栅5中三角柱状结构的倾斜角相同。锯齿型光栅5优选位于柱面光栅4的下方。

投影机的投射出的光束射到组合式偏折型散射屏1，由组合式偏折型散射屏1另一面折射出。观察者与投影机位于组合式偏折型散射屏1的异侧。

具体实施例2，参照图3和图4，

复数个投影机2位于组合式偏折型散射屏1的上方，且环绕组合式偏折型散射屏1的中心轴线排布，各投影机2投射出的光束与中心轴线的交汇点设有一反光装置3，反光装置3包括一反光面、一非反光面，反光面朝向的投影机的投影画面落在组合式偏折型散射屏1上，非反光面朝向的投影机的投影画面不落在组合式偏折型散射屏1。

偏折型散射子屏由光栅方向互相平行的锯齿型光栅5和柱面光栅4构成，锯齿型光栅5由多个三角柱状结构连续排列构成，每一个偏折型散射子屏中的锯齿型光栅5中三角柱状结构的倾斜角相同。锯齿型光栅5优选位于柱面光栅4的下方。三角柱状结构的表面可以镀有反射膜6，构成反射式锯齿型光栅5。

投影机的投射出的光束射到组合式偏折型散射屏1，由组合式偏折型散射屏1反射出。观察者与投影机位于组合式偏折型散射屏1的同侧。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.悬浮式裸眼多视点3D显示装置，包括一视差型空间三维显示装置主体，所述视差型空间三维显示装置主体包括一投影系统、一组合式偏折型散射屏，所述组合式偏折型散射屏由主偏折角度不同的复数个偏折型散射子屏组合拼接而成；其特征在于，所述组合式偏折型散射屏呈圆盘状，所述组合式偏折型散射屏由复数个呈扇形状的偏折型散射子屏组合拼接而成，所述组合式偏折型散射屏可绕所述组合式偏折型散射屏的中心轴线转动；

所述投影系统包括复数个投影机，复数个投影机环绕所述组合式偏折型散射屏的中心轴线排布，各投影机投射出的光束与所述中心轴线的夹角相同，且各投影机投射出的光束与所述中心轴线在空间上存在一交汇点；

所述交汇点处设有一反光装置，所述反光装置包括一反光面、一非反光面，所述反光面朝向的投影机的投影画面落在所述组合式偏折型散射屏上，所述非反光面朝向的投影机的投影画面不落在所述组合式偏折型散射屏。

2.根据权利要求1所述的悬浮式裸眼多视点3D显示装置，其特征在于，所述反光装置包括一底座，所述底座上装有一相对于所述底座向里倾斜的基板，所述基板的外表面镀有反光膜，形成所述反光面。

3.根据权利要求1所述的悬浮式裸眼多视点3D显示装置，其特征在于，所述反光装置包括一底座，所述底座上装有一相对于所述底座向里倾斜的基板，所述基板的外侧黏贴有一至少一块平面反射镜，形成所述反光面。

4.根据权利要求1所述的悬浮式裸眼多视点3D显示装置，其特征在于，所述反光装置包括一透光棱镜，所述透光棱镜内设有一反光膜，形成所述反光面。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的悬浮式裸眼多视点3D显示装置，其特征在于，反光面与所述组合式偏折型散射屏的中心轴线的夹角小于90°。

6.根据权利要求1、2、3或4所述的悬浮式裸眼多视点3D显示装置，其特征在于，所述反光装置还设有第一转轴，所述第一转轴的中心线与所述组合式偏折型散射屏的中心轴线重合，所述第一转轴通过第一传动机构连接第一驱动电机。

7.根据权利要求1、2、3或4所述的悬浮式裸眼多视点3D显示装置，其特征在于，所述投影机至少有两台，所述反光面朝向的投影机至少有一台。

8.根据权利要求1、2、3或4所述的悬浮式裸眼多视点3D显示装置，其特征在于，所述偏折型散射子屏由光栅方向互相平行的锯齿型光栅和柱面光栅构成，所述锯齿型光栅由多个三角柱状结构连续排列构成，每一个所述偏折型散射子屏中的锯齿型光栅中所述三角柱状结构的倾斜角相同。

9.根据权利要求6所述的悬浮式裸眼多视点3D显示装置，其特征在于，所述视差型空间三维显示装置主体还包括一驱动所述组合式偏折型散射屏绕所述组合式偏折型散射屏的中心轴线转动的第二驱动电机。