CN107577059B

CN107577059B - 一种位移式扫描立体显示装置

Info

Publication number: CN107577059B
Application number: CN201710922614.9A
Authority: CN
Inventors: 李强; 豆婷
Original assignee: Shenzhen China Star Optoelectronics Semiconductor Display Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen China Star Optoelectronics Semiconductor Display Technology Co Ltd
Priority date: 2017-09-30
Filing date: 2017-09-30
Publication date: 2019-10-11
Anticipated expiration: 2037-09-30
Also published as: WO2019061592A1; CN107577059A

Abstract

本发明实施例公开了一种位移式扫描立体显示装置，包括：保护壳、投影屏、遮光壳、两个旋转轴、传送带、至少两块散射板；其中，旋转轴高速匀速旋转，固定于所述传送带上的散射板周期性的接受来自投影屏投射的图像切片，散射板从其中一个旋转轴位置移动到另一个旋转轴位置时，完成一个立体图像对应的图像切片的扫描显示。实施本发明实施例，通过旋转轴的旋转，可使运动屏幕匀速运动，能够显著提高立体显示装置的显示效果及使用寿命。

Description

一种位移式扫描立体显示装置

技术领域

本发明涉及三维立体显示技术领域，尤其涉及一种位移式扫描立体显示装置。

背景技术

三维显示技术是建立在观察者立体视觉机制上的新型显示技术。相较于传统的二维平面显示技术，三维显示装置能提供二维显示无法提供的临场感、景深信息，能更加真实地再现物体和信息，更加符合人体的视觉习惯，因此发展三维立体显示技术是适应未来技术发展趋势。

目前的三维立体显示技术主要包括全息三维、静态体、动态体（平移体扫描、旋转体扫面）等技术。

其中，平移体扫描技术是显示屏幕在同一方向的快速运动构成成像空间，即一个显示板沿着垂直显示平面的轴做往复运动来构造成像空间。如图1至图3所示，示出了现有体扫描技术的原理，首先在图1中需要根据待显示的立体图像3’生成多个平行的图像切片20’；如图2所示，其中运动屏幕2’在立体显示装置1’中进行往复的平移运动；同时，不同的图像切片20’会投影到快速移动到相应位置的运动屏幕2’中。根据人眼视觉暂存原理，就会在立体显示装置中呈现立体图像（如图3所示）。

但是，在现有的这种平移体扫描技术中，为了增加成像空间的景深，需要要求速度分布图中匀速运动的部分应尽可能的大，而需要加速部分和减速部分尽量的小，如图4所示，其中上下两端的区域为加减速区域，中间的区域为匀速区域。故，运动屏幕2’所做的运动为非线性运动，从而使得驱动设备非常复杂，而且屏幕往复运动需要沿着滑轨运动，不可避免会产生机械噪声和机械磨损，从而会影响整个系统的使用寿命；同时，如果要减小机械驱动器的体积和能量损耗，则需要就要减小屏幕的重量，则不可避免需要减小屏幕的尺寸，这会使得成像空间的大小减小，从而应用场景会受到很大的限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种位移式立体显示装置，通过旋转轴的旋转，可使运动屏幕匀速运动，能够显著提高立体显示装置的显示效果及使用寿命。

为了解决上述技术问题，本发明的实施例的一方面提供一种位移式扫描立体显示装置，包括：

保护壳，其为密封的立体箱体结构；

投影屏，设置于所述保护壳的顶端，用于按预定频率投射立体图像的图像切片；

遮光壳，其包括第一遮光壳和第二遮光壳，所述第一遮光壳围绕设置于所述保护壳的上侧面，所述第二遮光壳围绕设置于所述保护壳的下侧面，所述第一遮光壳和第二遮光壳之间的区域为显示区域；

两个旋转轴，平行枢设在于所述保护壳的两个相对的侧面之间，且其中一个位于所述显示区域的顶部，另一个位于所述显示区域的底部，所述两个旋转轴保持相同的旋转方向；

传送带，包围在所述两个旋转轴的外侧，形成两个平行的传送面；

至少两块散射板，固定于所述传送带的外侧，用于散射投影屏所投射的图像切片；

其中，旋转轴高速匀速旋转，固定于所述传送带上的散射板周期性的接受来自投影屏投射的图像切片，散射板从其中一个旋转轴位置移动到另一个旋转轴位置时，完成一个立体图像对应的图像切片的扫描显示。

其中，所述保护壳内部填充有轻质气体或为真空环境，以降低或避免所述散射板在高速运动时所受到的阻力。

其中，所述投影屏为两块，每一投影屏正对位于一个传送面上的散射板。

其中，所述两个旋转轴直径相同。

其中，所述散射板为两块，位于所述两块散射板之间的两段传送带的长度相同。

其中，所述散射板为四块，其中第一散射板与第三散射板之间的两段传送带的长度相同；在第一散射板的顺时针方向设置有第二散射板，所述第一散射板与所述第二散射板之间的传送带长度为旋转轴的截面周长的1/4；在第三散射板的顺时针方向设置有第四散射板，所述第三散射板与所述第四散射板之间的传送带长度为旋转轴的截面周长的1/4。

其中，所述保护壳至少在其顶端以及其侧壁的显示区域位置均采用透明材质。

相应地，本发明实施例的另一方面，还提供一种位移式扫描立体显示装置，包括：

保护壳，其为密封且透明的立体箱体结构；

投影屏，设置于所述保护壳的顶端；

至少两块显示板，固定于所述传送带的外侧，用于按预定频率显示立体图像的图像切片；

其中，旋转轴高速匀速旋转，固定于所述传送带上并与传送带时刻保持垂直的显示板周期性的显示图像切片，显示板从其中一个旋转轴位置移动到另一个旋转轴位置时，完成一个立体图像对应的图像切片的扫描显示。

其中，所述保护壳内部填充有轻质气体或为真空环境，以降低或避免所述显示板在高速运动时所受到的阻力。

其中，所述两个旋转轴直径相同。

其中，所述显示板为两块，位于所述两块显示板之间的两段传送带的长度相同。

其中，所述显示板为四块，其中第一显示板与第三显示板之间的两段传送带的长度相同；在第一显示板的顺时针方向设置有第二显示板，所述第一显示板与所述第二显示板之间的传送带长度为旋转轴的截面周长的1/4；在第三显示板的顺时针方向设置有第四显示板，所述第三显示板与所述第四显示板之间的传送带长度为旋转轴的截面周长的1/4。

其中，所述保护壳至少在其侧壁的显示区域位置均采用透明材质。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

首先，在本发明实施例中，运动屏幕（如散射板或显示板）在显示区域做匀速运动，运动机构做线性运动，不存在加减速情形，可以降低驱动机构的负荷；

同时，在本发明实施例中，通过旋转轴的旋转来驱动运动屏幕的运动，无需滑轨运动机构，可以降低或避免摩擦；

而且，在本发明实施例中，立体显示装置的所述保护壳内部填充有轻质气体或为真空环境，以降低或避免所述显示板在高速运动时所受到的阻力，进一步提高立体显示装置的使用寿命；

另外，在本发明实施例中，由于设置了至少两块散射板或显示板，运动屏幕在一个扫描周期内仅需通过一次显示区域，可以提高显示效率；同时，可以形成前后两个立体显示区域。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是现有技术中根据立体物体生成多个平行的图像切片的示意图；

图2是现有技术中图像切片投影在运动屏幕上的示意图；

图3是现有技术中在立体显示装置中显示一个立体物体的效果示意图；

图4是图2中立体显示装置的运动屏幕非线性运动的示意图；

图5是本发明提供的位移式扫描立体显示装置的一个实施例中侧视示意图；

图6是本发明提供的位移式扫描立体显示装置的一个实施例中斜视示意图；

图7是本发明提供的位移式扫描立体显示装置的一个实施例俯视示意图；

图8是本发明提供的位移式扫描立体显示装置的一个实施例中正视示意图；

图9是本发明提供的位移式扫描立体显示装置的一个实施例的显示原理示意图；

图10是本发明提供的位移式扫描立体显示装置的一个实施例中一个显示周期中散射板位置示意图；

图11是对应于图10的原理简图；

图12是本发明提供的位移式扫描立体显示装置的一个实施例中出现显示盲区的原理示意图；

图13是本发明提供的位移式扫描立体显示装置的另一个实施例中克服显示盲区的原理示意图；

图14是本发明提供的位移式扫描立体显示装置的又一个实施例的俯视示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

如图5所示，是本发明提供的位移式扫描立体显示装置的一个实施例中侧视示意图，其中左侧的图为立体显示装置的简图，而右边的图为其侧视放大图，后面的图6至图8也与此类似；同时结合图6至图8所示，在本实施例中，该位移式扫描立体显示装置1，包括：

保护壳10，其为密封的立体箱体结构；

投影屏11，设置于所述保护壳的顶端，用于按预定频率投射立体图像的图像切片，在图5中示出了两块投影屏11；其中，投影屏的位置和角度依据实际进行设置；

遮光壳，其包括第一遮光壳120和第二遮光壳121，所述第一遮光壳120围绕设置于所述保护壳10的上侧面，所述第二遮光壳121围绕设置于所述保护壳10的下侧面，所述第一遮光壳120和第二遮光壳121之间的区域为显示区域；

两个旋转轴13，平行枢设在于所述保护壳10的两个相对的侧面之间，且其中一个位于所述显示区域的顶部，另一个位于所述显示区域的底部，所述两个旋转轴13直径相同，且保持相同的旋转方向；

传送带14，包围在所述两个旋转轴13的外侧，形成两个平行的传送面；

至少两块散射板15，垂直固定于所述传送带14的外侧，用于散射投影屏11所投射的图像切片，图中示出了两块散射板15；在该实施例中，位于所述两块散射板15之间的两段传送带的长度相同，其长度等于两个旋转轴13的轴线之间距离加上旋转轴的截面周长的1/2。可以理解的，其中散射板15优选垂直固定于所述传送带14上，在图5中，所述散射板15为方形；但可以理解的是，散射板15的位置、形状、角度依据实际情况进行设置。

其中，旋转轴13高速匀速旋转，固定于所述传送带14的散射板15周期性的接受来自投影屏11投射的图像切片，散射板15从其中一个旋转轴13位置移动到另一个旋转轴13位置时，完成一个立体图像对应的图像切片的扫描显示。

其中，所述保护壳10内部填充有轻质气体或为真空环境，以降低或避免所述散射板15在高速运动时所受到的阻力。

其中，所述投影屏11为两块，在下文中分别标示为投影屏ɑ和投影屏β，每一投影屏正对位于一个传送面上的散射板15。

可以理解的是，为了实现立体显示效果，所述保护壳10至少在其顶端以及其侧壁的显示区域位置均采用透明材质。

如图9至图11所示，示出了本发明提供的一种位移式扫描立体显示装置的运行原理。请参见图9，从中可以看出，首先需要根据待显示的立体图像3生成平行的多个图像切片20；旋转轴10带动传动带14高速旋转，固定在传送带14上的散射板15周期性的接受来自投影屏的图像切片20的投影。散射板15从A1运动到A4位置，完成一个图像切片的扫描，利用人眼的视觉暂存，呈现出立体的影像。

从图10至图11可以看出，在一个扫描显示周期中，散射板A位置依次达到A1、A2、A3、A4、A5、A6，并在每个位置接收投影屏α所投射的图像切片；

同时，散射板B的位置依次达到B1、B2、B3、B4、B5、B6，并在每个位置接收投影屏β所投射的图像切片。

可以理解的是，上述每一散射板只举了6个位置，仅为举例，在实际运用中，当需要设置更多的投射位置，在每一投射位置上，所述投影屏均会向其正对的散射板投射一个图像切片。

如图12所示，是本发明提供的位移式扫描立体显示装置的一个实施例中出现显示盲区的原理示意图，可以理解的是，在采用两个散射板时，当散射板A从a1位置向a1’位置移动过程中，以及散射板B从b1位置向b1’位置移动过程中，此时，在散射板上不显示图像切片，即此过程属于显示盲区。显示盲区的距离为旋转轴旋转一周的一半距离；但在理论上旋转轴旋转速率一定时，旋转轴越小， a1位置向a1’位置移动过程（或者b1位置向b1’位置）切换速度就越快，盲区时间即越短。但旋转轴直径相对传动带长度小很多，增加图像切片扫描频率即可增加显示效果。

在另一个实施例中，也可以通过增加散射板的数量来减少显示盲区的时间；如图13所示，在本发明的另一个实施例中，其中，所述散射板15为四块，其中第一散射板150与第三散射板152之间的两段传送带的长度相同；在第一散射板150的顺时针方向设置有第二散射板151，所述第一散射板150与所述第二散射板151之间的传送带长度为旋转轴的截面周长的1/4；在第三散射板152的顺时针方向设置有第四散射板153，所述第三散射板152与所述第四散射板153之间的传送带长度为旋转轴的截面周长的1/4。

从图13示出的示意图可以看出，通过增加两块散射板，可以减少显示盲区的时间。

如图14所示，示出本发明提供的位移式扫描立体显示装置的又一个实施例的俯视示意图。其中散射板15的形状为弧性。可以理解的是，本发明中的散射板的形状不限于方形和弧性，凡是能通过翻转的方式周期性产生立体影像的立体显示装置均属于于本发明的范畴。

当可以理解的是，在前述的实施例中，所举的例子均是通过投影屏将图像切片投影到散射板上的实现方式。本领域的技术人员当可以理解，在一些应用场合，可以省去投影屏，而直接通过散射板进行图像显示，例如将散射板替换为显示板，在显示板移的过程中，向其输送不同的图像切片，从而获得立体物体的显示效果。

故本发明的其他实施例中，还可以提供一种位移式扫描立体显示装置，包括：

保护壳，其为密封且透明的立体箱体结构；

投影屏，设置于所述保护壳的顶端；

至少两块显示板，垂直固定于所述传送带的外侧，用于按预定频率显示立体图像的图像切片，在一个例子中，该显示板可以是半透明显示屏幕；

其中，所述两个旋转轴直径相同。

更多的细节，可以参考前述对图5至图13的描述，在些不进行详述。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims

1.一种位移式扫描立体显示装置，其特征在于，包括：

保护壳，其为密封的立体箱体结构；

2.如权利要求1所述的位移式扫描立体显示装置，其特征在于，所述保护壳内部填充有轻质气体或为真空环境。

3.如权利要求1所述的位移式扫描立体显示装置，其特征在于，所述投影屏为两块，每一投影屏正对位于一个传送面上的散射板。

4.如权利要求1所述的一种位移式扫描立体显示装置，其特征在于，所述两个旋转轴直径相同；所述散射板为两块，位于所述两块散射板之间的两段传送带的长度相同。

5.如权利要求4所述的位移式扫描立体显示装置，其特征在于，所述散射板为四块，其中第一散射板与第三散射板之间的两段传送带的长度相同；在第一散射板的顺时针方向设置有第二散射板，所述第一散射板与所述第二散射板之间的传送带长度为旋转轴的截面周长的1/4；在第三散射板的顺时针方向设置有第四散射板，所述第三散射板与所述第四散射板之间的传送带长度为旋转轴的截面周长的1/4。

6.如权利要求5所述的位移式扫描立体显示装置，其特征在于，所述保护壳至少在其顶端以及其侧壁的显示区域位置均采用透明材质。

7.一种位移式扫描立体显示装置，其特征在于，包括：

保护壳，其为密封的立体箱体结构；

投影屏，设置于所述保护壳的顶端；

8.如权利要求7所述的位移式扫描立体显示装置，其特征在于，所述保护壳内部填充有轻质气体或为真空环境。

9.如权利要求8所述的位移式扫描立体显示装置，其特征在于，所述两个旋转轴直径相同；所述显示板为两块，位于所述两块显示板之间的两段传送带的长度相同。

10.如权利要求9所述的位移式扫描立体显示装置，其特征在于，所述显示板为四块，其中第一显示板与第三显示板之间的两段传送带的长度相同；在第一显示板的顺时针方向设置有第二显示板，所述第一显示板与所述第二显示板之间的传送带长度为旋转轴的截面周长的1/4；在第三显示板的顺时针方向设置有第四显示板，所述第三显示板与所述第四显示板之间的传送带长度为旋转轴的截面周长的1/4。