CN109143763A - 一种体三维显示装置及其控制方法 - Google Patents

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张丙梅
徐茵
何润
张博超
张海见
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Abstract

本发明涉及一种体三维显示装置及其控制方法，包括：高速投影装置、同步控制装置和立体调光膜结构；高速投影装置正对立体调光膜结构，用于投影具有深度信息的二维图像到立体调光膜结构，其中，高速投影装置的投影端朝向立体调光膜结构；同步控制装置，电连接高速投影装置和立体调光膜结构，用于识别二维图像的深度信息，并发送对应调光信号到立体调光膜结构；立体调光膜结构用于根据调光信号调节电控调光膜的透光率。本发明提出的装置利用立体调光膜结构来表述三维图像信息，克服了传统体三维显示装置只能从显示器正面看到三维图像，观察角度单一的缺陷，提高了三维显示效果和用户观看体验，可以广泛应用于三维立体显示。

Description

一种体三维显示装置及其控制方法
技术领域
本发明属于显示技术领域，具体涉及一种体三维显示装置及其控制方法。
背景技术
近年来，随着计算机软硬件和多媒体产业的高速发展，计算机立体视觉系统已经日益成为下一代显示领域的主流发展方向。相比传统的二维显示技术，三维显示能将物体的深度感，层次感，空间位置等信息展现出来，更符合人们日常的双目观察习惯，能够带来更好的观看和沉浸式体验，在军事、医学、航空、广告、娱乐等行业得到了越来越广泛的应用。
目前，较为成熟的三维显示技术有分光立体眼镜、自动分光立体显示、体三维显示和全息三维显示四大类。前两种一般通过佩带专用的眼镜和其他辅助设备，运用双目视差和视觉暂留效应来实现三维效果。这种方式只有心理景深，没有实际物理景深，而且容易造成视觉疲劳。全息技术利用的是光波的干涉和衍射，它一般只能生成静态的三维光学场景，对观察角度还有要求，且大视角高分辨率的全息图的制备非常复杂，信息存储容量巨大，还停留在研制阶段。体三维显示是一种真三维显示技术，它利用屏幕的旋转和光投影等技术，将多幅二维图像在一定空间内合成富有真实立体感的三维立体图像，展现的三维物体既有心理景深，又有物理景深，更符合人眼观看习惯，不会造成视觉疲劳，而且图像逼真，具有全视景、多角度、多人同时观察等优点，是计算机立体视觉系统中最新的研究方向。
体三维显示主要可分为固态体显示和扫描体显示两大类型。其中，固态体显示系统采用多层液晶面板结构，将原始三维图像分解成多个二维图像，然后分别用多个液晶层来表述三维图像信息，但该系统只能从显示器正面看到三维图像，观察角度比较单一，显示效果和用户体验感较差。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种体三维显示装置及其控制方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
本发明实施例提供的一种体三维显示装置，包括：高速投影装置、同步控制装置和立体调光膜结构；
所述高速投影装置正对所述立体调光膜结构，用于投影具有深度信息的二维图像到立体调光膜结构，其中，所述高速投影装置的投影端朝向所述立体调光膜结构；
所述同步控制装置，电连接所述高速投影装置和所述立体调光膜结构，用于识别所述深度信息，并发送对应调光信号到所述立体调光膜结构；
所述立体调光膜结构用于根据所述调光信号调节电控调光膜的透光率。
在本发明的一个实施例中，所述高速投影装置为DLP投影机。
在本发明的一个实施例中，所述立体调光膜结构包括至少三层电控调光膜，所述同步控制装置分别与每一层所述电控调光膜电连接，其中，相邻两层电控调光膜之间距离相等且相互平行。
在本发明的一个实施例中，所述电控调光膜包括两个透明导电膜和一个透光材料，所述透光材料设置于两个所述透明导电膜之间。
在本发明的一个实施例中，所述透光材料包括液晶分子或聚合物。
在本发明的一个实施例中，所述电控调光膜的工作电压为18-75V，可视角不小于140度。
本发明的另一个实施例提供了一种体三维显示装置的控制方法，应用于所述的体三维显示装置，包括：
所述高速投影装置投影多个二维图像到立体调光膜结构，其中，每个所述二维图像对应有深度信息；
同步控制装置识别所述深度信息，并发送对应的调光信号到立体调光膜结构；
立体调光膜结构根据所述调光信号调节电控调光膜的透光率。
本发明的有益效果：
本发明提出的装置，利用立体调光膜结构来表述三维图像信息，克服了传统体三维显示装置只能从显示器正面看到三维图像，观察角度比较单一的缺陷，提高了三维显示效果和用户观看体验，可以广泛应用于三维立体显示。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种体三维显示装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种体三维显示装置的控制方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例一
请参见图1，图1为本发明提供的一种体三维显示装置的结构示意图。
具体地，该体三维显示装置，包括：高速投影装置、同步控制装置和立体调光膜结构。
高速投影装置正对立体调光膜结构，用于投影具有深度信息的二维图像到立体调光膜结构，其中，高速投影装置的投影端朝向立体调光膜结构。
优选地，高速投影装置的投影方向与立体调光膜结构垂直，避免了由于投影角度偏移引起图像显示不清楚的缺陷。
本发明具体实施例中，高速投影装置可以为DLP投影机等投影设备，用于投影具有深度信息的二维图像，并按照二维图像深度信息由深到浅依次投影二维图像。
同步控制装置，电连接高速投影装置和立体调光膜结构，用于识别二维图像的深度信息，并发送对应的调光信号到立体调光膜结构。
高速投影装置按照二维图像的深度信息由深到浅依次进行投影，每投影一张二维图像，同步控制装置识别二维图像的深度信息，并发送对应的调光信号到立体调光膜结构。
三维图像可以看成多个具有不同的深度信息的二维图像叠加而成。
二维图像的深度信息定义为观察者距离三维图像的距离，观察者距离三维图像越远，对应二维图像的深度越深；观察者距离三维图像越近，对应二维图像的深度越浅。
立体调光膜结构用于根据调光信号调节电控调光膜的透光率。
本发明具体实施例中，立体调光膜结构包括至少三层电控调光膜，同步控制装置分别与每一层电控调光膜电连接，其中，相邻两层电控调光膜之间距离相等且相互平行。
相邻两层电控调光膜之间距离由需要显示三维图像的深度分辨率决定，深度分辨率越高，相邻两层电控调光膜之间的距离越小，可以根据需求调整。
定义相邻两层电控调光膜之间的距离为d，电控调光膜的层数为n(n≥3)，n越大，d越小，则三维图像呈现的场景深度越大，效果越好。
每层电控调光膜可以包括两个透明导电膜和一个透光材料，透光材料设置于两个透明导电膜之间。透光材料可以是液晶分子或聚合物。
在没有电场作用的情况下，电控调光膜处于不透明状态，呈现乳白色，透光率不大于2％。当通入交流电时，液晶分子实现有序排列，这时电控调光膜便从不透明状态转换为透明状态，透光率不低于75％。电控调控膜的工作电压为18-75V，可视角不小于140度。
本发明的另一个实施例提供的一种体三维显示装置的控制方法，应用于体三维显示装置，包括：
高速投影装置投影多个二维图像到立体调光膜结构，其中，每个二维图像对应有深度信息。
同步控制装置识别二维图像深度信息，并发送对应的调光信号到立体调光膜结构。
立体调光膜结构根据调光信号调节电控调光膜的透光率。
高速投影装置投影多个具有深度信息的二维图像，并按照深度信息由深到浅依次投影二维图像，同步控制装置识别所投影二维图像的深度信息，并发送对应的调光信号到立体调光膜结构；立体调光膜结构根据调光信号，调节每层电控调光膜的透光率。
高速投影装置在投影深度信息最深的二维图像时，同步控制装置根据二维图像的深度信息确定对应的调光信号，并发送对应的调光信号到立体调光膜结构，立体调光膜结构控制距离高速投影装置最远的电控调光膜断电，处于不透明状态；其余电控调光膜通电，处于透明状态，深度信息最深的二维图像直接显示到距离高速投影装置最远的电控调光膜上。
高速投影装置在投影深度信息第二深的二维图像时，同步控制装置根据二维图像的深度信息确定对应的调光信号，并发送对应的调光信号到立体调光膜结构，立体调光膜结构控制距离高速投影装置第二远的电控调光膜断电，处于不透明状态，其余电控调光膜通电，处于透明状态，深度信息为第二深的二维图像直接显示在距离高速投影装置第二远的电控调光膜上。
高速投影装置按照二维图像的深度信息由深到浅依次投影二维图像，同步控制装置根据深度信息确定调光信号，并发送调光信号到立体调光膜结构，立体调光膜结构按照调光信号，调节每层电控调光膜的透光率。
本发明具体实施例中，立体调光膜结构由三层电控调光膜组成。
高速投影装置在投影深度信息最深的二维图像时，同步控制装置根据深度信息确定调光信号，并发送调光信号到立体调光膜结构，立体调光膜结构控制距离高速投影装置最远的电控调光膜断电，处于不透明状态；其余两层电控调光膜通电，处于透明状态，深度信息最深的二维图像直接显示在距离高速投影装置最远的电控调光膜上。
高速投影装置在投影深度信息第二深的二维图像时，同步控制装置根据深度信息，确定调光信号，并将调光信号发送到立体调光膜结构，立体调光膜结构控制距离高速投影装置第二远的电控调光膜断电，处于不透明状态，其余两层电控调光膜通电，处于透明状态，深度信息第二深的二维图像直接显示在距离高速投影装置第二远的电控调光膜上。
高速投影装置在投影深度信息最浅的二维图像时，同步控制装置根据深度信息确定调光信号，并发送调光信号到立体调光膜结构，立体调光膜结构控制距离高速投影装置最近的电控调光膜通电，处于不透明状态，其余两层电控调光膜通电，处于透明状态，深度信息最浅的二维图像直接显示在距离高速投影装置最近的电控调光膜上。
每层立体调光膜显示对应深度信息的二维图像，由于视觉暂留效应，会在人眼中叠加呈现出三维图像，实现三维立体显示。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种体三维显示装置，其特征在于，包括：高速投影装置、同步控制装置和立体调光膜结构；
所述高速投影装置正对所述立体调光膜结构，用于投影具有深度信息的二维图像到所述立体调光膜结构，其中，所述高速投影装置的投影端朝向所述立体调光膜结构；
所述同步控制装置，电连接所述高速投影装置和所述立体调光膜结构，用于识别所述二维图像的深度信息，并发送对应的调光信号到所述立体调光膜结构；
所述立体调光膜结构用于根据所述调光信号调节电控调光膜的透光率。
2.根据权利要求1所述的体三维显示装置，其特征在于，所述高速投影装置为DLP投影机。
3.根据权利要求1所述的体三维显示装置，其特征在于，所述立体调光膜结构包括至少三层电控调光膜，所述同步控制装置分别与每一层所述电控调光膜电连接，其中，相邻两层电控调光膜之间距离相等且相互平行。
4.根据权利要求3所述的体三维显示装置，其特征在于，所述电控调光膜包括两个透明导电膜和一个透光材料，所述透光材料设置于两个所述透明导电膜之间。
5.根据权利要求4所述的体三维显示装置，其特征在于，所述透光材料包括液晶分子或聚合物。
6.根据权利要求3所述的体三维显示装置，其特征在于，所述电控调光膜的工作电压为18-75V，可视角不小于140度。
7.一种体三维显示装置的控制方法，应用于权利要求1-6任一项所述的体三维显示装置，其特征在于，包括：
所述高速投影装置投影多个二维图像到所述立体调光膜结构，其中，每个所述二维图像对应有深度信息；
所述同步控制装置识别所述二维图像的深度信息，并发送对应的调光信号到所述立体调光膜结构；
所述立体调光膜结构根据所述调光信号调节电控调光膜的透光率。
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