CN109870819A - 三维立体显示器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及三维立体显示器，其包括：器座；灯具，包括多根灯柱、沿着灯柱的长度方向均匀分布在灯柱上的多个光亮体，其中多根灯柱相对错开且互不遮挡的分布在器座上；每个光亮体能够独立控制亮或灭；驱动机构，其用于驱动器座绕自身轴线转动或在平面上往复运动；在器座转动或往复运动时，多根灯柱上的光亮体形成一个由多个体素点构成的三维立体显示区，其中由位于每根灯柱上处于亮光状态下光亮体所形成的多个体素点构成三维实体。本发明所显示的真实立体图像并非根据双目视差效应形成，因此，人眼看起来不会存在不舒适问题，同时也不需要借助辅助用具来观看，再加上各个灯柱之间互不遮挡，因此不会有显示盲区。

Description

三维立体显示器

技术领域

本发明属于3D图像显示领域，具体涉及一种三维立体显示器。

背景技术

目前，三维显示领域中，提供的待显示的图像是具有一定的立体效果，也就是说提供的图像是有一定深度的，传统的头盔显示器只能够眼提供单个虚拟平面的显示信息，基于人眼的双目视差效应而使得观看者产生3D景深效果，这种效果也可以称为伪立体图像，然后，人眼为了看清不同深度的物体需要调节人眼的晶状体使得人眼聚焦到这个虚拟平面上，虚拟物体深度和虚拟平面的深度差异越大，这样会造成人眼的不适感，同时，由于观看角度的限制，很多三维图像无法实现360度无死角显示，而且还会有显示盲区。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种全新的360度无死角显示真实立体图像的三维立体显示器，同时，其真实立体图像并非根据双目视差效应形成，因此，人眼看起来不会存在不舒适问题，同时也不需要借助辅助用具来观看（如3D眼镜），此外，各个灯柱之间互不遮挡，因此不会有显示盲区。

为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：

一种三维立体显示器，其包括：

器座；

灯具，包括多根自下端部架设在器座上的灯柱、沿着灯柱的长度方向均匀分布在灯柱上的多个光亮体，其中多根灯柱相对错开且互不遮挡的分布在器座上；每个光亮体能够独立控制亮或灭；

驱动机构，其用于驱动所述器座绕自身轴线转动或在平面上往复运动；

在器座转动或往复运动时，多根灯柱上的光亮体形成一个由多个体素点构成的三维立体显示区，其中由位于每根灯柱上处于亮光状态下光亮体所形成的多个体素点构成三维实体。

优选地，光亮体为单列或多列的分布在灯柱上，且光亮体为通电后能够亮和灭的发光元器件或者在外部光源的照射下能够产生漫反射的介质体。

根据本发明的一个具体实施和优选方面，发光元器件为设置在灯柱内侧或/和外侧的LED灯，且位于每根灯柱上的多个发光元器件相并联连接。这样一来，每一个发光元器件都能单独控制亮或灭。

优选地，介质体为漫反射透明体，并由介质体一体成型构成灯柱；灯柱为柱条状或片状，外射光源位于器座中部或者位于三维立体显示区上方的相对外侧。具体的柱条状也可以为很细的丝线状，如常用的玻璃纤维丝或细棒。

根据本发明的又一个具体实施和优选方面，器座呈圆盘状，且沿着圆盘的径向依次间隔形成有轨迹线，其中每条轨迹线上分布一根灯柱，灯柱呈条形，每根灯柱与器座以相同角度的相交设置，其中所形成的三维立体显示区为圆柱形或圆台形。

优选地，轨迹线均匀间隔分布，相邻两条轨迹线的半径之差为x，相邻两个光亮体中心之间的距离为y，其中x＝y。

优选地，单位时间内，光亮体转动的距离为z，其中x＝y＝z。

由上述的x＝y＝z，可以直接推算出灯柱的分布状态，以及灯柱的角速度，进一步得出显示需要的转速。

根据本发明的又一个具体实施和优选方面，器座呈矩形，且沿着矩形一边长依次间隔形成分割线，器座沿着分割线长度方向往复运动，且每条分割线上分布一根灯柱。

优选地，分割线均匀间隔分布，相邻两条所述分割线之间的距离为a，相邻两个光亮体中心之间的距离为b，其中a＝b。

优选地，单位时间内，光亮体平移的距离为c，其中a＝b＝c。

由上述的a＝b＝c，可以直接推算出灯柱的分布状态，以及灯柱的移动速度。

由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明所显示的真实立体图像并非根据双目视差效应形成，因此，人眼看起来不会存在不舒适问题，同时也不需要借助辅助用具来观看（如3D眼镜），再加上各个灯柱之间互不遮挡，因此不会有显示盲区，此外，结构简单，实施方便，且成本低。

附图说明

下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步详细的说明。

图1为实施例1的三维立体显示器的主视示意图；

图2为图1中器座和灯具的主视示意图；

图3为图2的俯视示意图；

图4为图2中A处放大图；

图5为实施例2的三维立体显示器的器座和灯具主视示意图；

图6为图5的俯视示意图；

图7为图5中灯柱和发光元器件的结构示意图；

图8a为实施例3的三维立体显示器的器座和灯具主视示意图（局部省略）；

图8b为实施例3的灯带结构示意图；

图9为实施例4的三维立体显示器的器座和灯具主视示意图（一）；

图10为实施例4的三维立体显示器的器座和灯具主视示意图（二）；

图11为实施例5的三维立体显示器主视示意图（省略驱动机构）；

图12为图11的俯视示意图；

其中：1、器座；10、轨迹线；10′、分割线

2、灯具；20、灯柱；21、光亮体；22、光源；

3、驱动机构；

4、保护罩；

5、音响系统

p、圆盘。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

实施例1

如图1所示，按照本实施例三维立体显示器，其包括器座1、设置在器座1上的灯具2、用于驱动器座1绕着自身轴线转动的驱动机构3。

结合图2所示，器座1呈圆盘状，且沿着圆盘的径向依次均匀间隔形成有轨迹线10。

结合图3所示，灯具2包括多根自下端部架设在器座1上的灯柱20、沿着灯柱20的长度方向均匀分布在灯柱20上的多个光亮体21，其中多根灯柱20相对错开且互不遮挡的分布在器座1上；每个光亮体21能够独立控制亮或灭。

具体的，灯柱20呈直条状，且垂直于器座1设置，光亮体21有三列，如图4所示并列的分布在灯柱20上。

轨迹线10由外向内均匀间隔分布有8条，每条上面对应分布有一个灯柱20，具体的自外向内每两条轨迹线10上的灯柱20形成一个单元组，且该单元组中的两个灯柱20对应分布再两条轨迹线的相对两侧，同时，相邻两个单元组之间相互错位分布，详情可参加图3所示。

本例中，轨迹线10均匀间隔分布，相邻两条轨迹线的半径之差为x，相邻两个光亮体21之间的距离为y，其中x＝y。

单位时间内，光亮体转动的距离为z，其中x＝y＝z。

由上述的x＝y＝z，可以直接推算出灯柱的分布状态，以及灯柱的角速度，进一步得出显示需要的转速。

同时，上述光亮体21为LED发光元器件，且多个LED发光元器件之间相并联连通，灯柱20呈非透明状，LED发光元器件可以分布在灯柱20的外侧或/和外侧，本例中，LED发光元器件分布在灯柱20的外侧，当驱动器座1转动时，8条灯柱20形成一个由多个体素点（等同于形成立体图案的像素点）构成的三维立体显示区，该三维立体显示区呈圆柱形，然后采用电路控制灯柱20上不同LED发光元器件的亮或灭，再转动中由所有在指定体素点位置点亮的发光元器件，形成一个显示在圆柱形区域内的三维实体，再加上灯柱20之间互不遮挡，使其不存在显示盲区。

此外，本例中，驱动一个圆盘绕自身轴线转动的驱动机构3为本领域常规的实施手段，在此不对其进行详细阐述。

最后，本申请中将上述的显示器安装在机座上，上部罩设有保护罩4（透明的，如玻璃或亚克力等），同时内置音响系统5，这样一来，三维影像与音响系统配合，呈现绘声绘色的360°可视范围的三维影音。

同时，也可以安装在天花板、墙体或者地面上。

实施例2

如图5至图7所示，本实施例的结构与实施例1基本相同，不同之处在于：

本例中，灯柱20的布局，圆盘的直径为200mm，每条灯柱20的高度为200mm，其具有20条轨迹线10，每条轨迹线10上分布一根灯柱20，每个灯柱21上分布37颗LED发光元器件（一列），那总共是740颗。

同时，x=y=z=5.3mm，至于轨迹线10上灯柱20布局结合附图6所示，由内向外呈螺旋线状态分布，然后转向如图6中箭头所示。

实施例3

如图8a所示，本实施例的结构与实施例1基本相同，不同之处在于：

本例中，灯柱20自下而上向内倾斜设置，这样一来，发光元器件形成的体素点所构成的三维立体显示区为圆台状。

参见图8b，发光元器件和灯柱20形成一条透明的LED灯带。

同时，本例中，在LED灯带的顶部，采用一个与器座1相似的圆盘p，圆盘23上对应设有轨迹线，LED灯带的上下端部分别对应连接圆盘p和器座1的轨迹线上，在此，将多个LED灯带上端部固定连接，防止在转动中，导致LED灯带的移动位置，以增强LED灯带的稳固性。

进一步的，为了使圆盘p不造成视角的遮挡，其圆盘p呈网状（常见的为蛛网），或者直接采用加强杆将LED灯带上端部相连接。

本例中，灯柱20也是直条状，假设换成弯曲形状，其也能够构成三维立体显示区，只不过三维立体显示区形状不同而已，这点很容易想到，在此不对具体的显示区进行详细描述。

实施例4

如图9所示，本实施例的结构与实施例3基本相同，不同之处在于：本例中的光亮体21为透明的介质体，同时，由介质体一体成型构成灯柱，且为片状的亚力克（即有机玻璃），照射的光源22位于器座1上（或者设置在圆台状上方的外侧，如图10所示），因此，光束照射在亚力克上产生漫反射并形成像素点（体素点）。

然后，在顶部圆盘p的辅助定位下，防止运动中介质体的移位，以增强介质体的稳定性。

进一步的，为了使圆盘p不造成视角的遮挡，其圆盘p呈网状（常见的为蛛网），或者直接采用加强杆将LED灯带上端部相连接。

实施例5

如图11和图12所示，本实施所设置三维立体显示器，其结构与实施例相似，但是存在了以下明显的不同。

本例中，器座1呈矩形体，且驱动机构是沿着平面方向往复运动的，因此，其最终形成的三维立体显示区为矩形体。

具体的，器座1上分布有10条沿着长度方向延伸的分割线10′，每条分割线10′上分布一根灯柱20。多根灯柱20之间互不遮挡，且垂直于器座1设置。

本例中，结合附图12，多根灯柱20沿着分割线10′的长度方向分布，且分成两组，一组从器座1的左端向右端分布；另一组从器座1的右端向左端分布，同时两组之间错位隔开，使得10根灯柱20之间构成互不遮挡。

每根灯柱20上均匀分布有光亮体21，该光亮体21为LED发光元器件。

同时，相邻两条分割线10′的间距为a，相邻两个光亮体21中心之间的距离为b，其中a＝b。

单位时间内，光亮体21平移的距离为c，其中a＝b＝c。

由上述的a＝b＝c，可以直接推算出灯柱的分布状态，以及灯柱的移动速度。

因此，本实施例，在器座1和灯具2往复运动过程中，由外部光源直接照射在玻璃纤维棒上形成漫反射，并由漫反射所形成多个体素点形成显示在矩形体内部区域的三维实体。

至于，如何实现往复运动，其属于本领域的常规手段，例如采用水平的伸缩运动的伸缩杆，丝杆螺母等传动，在此不对其进行详细描述。

综上所述，本实施例1至5所形成的三维实体，并非由双目视差效应形成，这样一来人眼看起来不会存在不舒适问题，同时也不需要借助辅助用具来观看（如3D眼镜），再加上各个灯柱之间互不遮挡，即，不会有显示盲区，其主要应用的领域如下：

1）广告、宣传，装饰。

）教学演示（复杂立体结构，如医学上的心脏三维立体解剖图），历史展示等。

）各类电子设备显示器。

）人机交互界面，各类机器人的外观（底部为机器人的主体，上部为本三维显示器，可显示为人像与人类交互）。

）全方位，接近实体的产品展示。

）影视、娱乐。

）影音工艺品、影音玩具。

以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种三维立体显示器，其特征在于：其包括：

器座；

灯具，其包括多根自下端部架设在所述器座上的灯柱、沿着所述灯柱的长度方向均匀分布在所述灯柱上的多个光亮体，其中多根所述灯柱相对错开且互不遮挡的分布在所述器座上；每个所述光亮体能够独立控制亮或灭；

驱动机构，其用于驱动所述器座绕自身轴线转动或在平面上往复运动；

在所述器座转动或往复运动时，多根所述灯柱上的所述光亮体形成一个由多个体素点构成的三维立体显示区，其中由位于每根所述灯柱上处于亮光状态下所述光亮体所形成的多个体素点构成三维实体。

2.根据权利要求1所述的三维立体显示器，其特征在于：所述光亮体为单列或多列的分布在所述灯柱上，且所述光亮体为通电后能够亮和灭的发光元器件或者在外部光源的照射下能够产生漫反射的介质体。

3.根据权利要求2所述的三维立体显示器，其特征在于：所述发光元器件为设置在所述灯柱内侧或/和外侧的LED灯，且位于每根所述灯柱上的多个所述发光元器件相并联连接。

4.根据权利要求2所述的三维立体显示器，其特征在于：所述介质体为漫反射透明体，并由所述介质体一体成型构成所述灯柱；所示灯柱为柱条状或片状，外射光源位于所述器座中部或者位于三维立体显示区上方的相对外侧。

5.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的三维立体显示器，其特征在于：所述器座呈圆盘状，且沿着圆盘的径向依次间隔形成有轨迹线，其中每条所述轨迹线上分布一根所述灯柱，所述灯柱呈条形，每根所述的灯柱与器座以相同角度的相交设置，其中所形成的所述三维立体显示区为圆柱形或圆台形。

6.根据权利要求5所述的三维立体显示器，其特征在于：所述轨迹线均匀间隔分布，相邻两条所述轨迹线的半径之差为x，相邻两个所述光亮体中心之间的距离为y，其中x＝y。

7.根据权利要求6所述的三维立体显示器，其特征在于：单位时间内，所述光亮体转动的距离为z，其中x＝y＝z。

8.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的三维立体显示器，其特征在于：所述的器座呈矩形，且沿着矩形一边长依次间隔形成分割线，所述器座沿着分割线长度方向往复运动，且每条所述分割线上分布一根所述灯柱。

9.根据权利要求8所述的三维立体显示器，其特征在于：所述分割线均匀间隔分布，相邻两条所述分割线之间的距离为a，相邻两个所述光亮体中心之间的距离为b，其中a＝b。

10.根据权利要求9所述的三维立体显示器，其特征在于：单位时间内，所述光亮体平移的距离为c，其中a＝b＝c。