CN110376839A - 一种基于能级跃迁的3d灰度显示器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于能级跃迁的3D灰度显示器，包括控制器、紫外线激光器、用于调节紫外线激光器角度与功率的激光器调节器和显示屏，所述控制器与激光调节器电性连接，所述紫外线激光器上设有激光器底座，所述紫外线激光器通过激光器底座连接于激光器调节器的顶部，所述紫外线激光器发射激光光线依次通过紫外线光路、紫外线较暗光路照射于设置在显示屏上的像素点。本发明所述的显示器具有可以直接显示立体图像，真实还原立体图像各点位置信息、亮度信息以及图像各点之间相互关系且成本低较易实现的特点。

Description

一种基于能级跃迁的3D灰度显示器

技术领域

本发明涉及3D显示技术，具体涉及一种基于能级跃迁的3D灰度显示器。

背景技术

在工作生活中，人们对所观察立体图像的要求越来越高。现在立体图像的显示技术多为将三维图像投影到二维平面上，这种显示技术对图像中各点的远近效果还原不是很理想。

在过去数十年的立体显示技术发展中，工程师们提出很多不同的方式来使观察者看到立体图像，例如借助偏振光眼镜分离光线可以使左右眼分别看到图像的不同部分，进而在大脑中建立立体图像，但这种显示技术需要借助3D眼镜，且可观察角度偏小；另一种借助于VR眼镜的立体图像显示技术虽能扩大可观察角度，但观察者需借助VR眼镜，使用时间受电池影响，存在辐射危害，且不便于与多人共同使用。

目前国际上提出的3D全息投影技术包括美国麻省理工大学一位研究生ChadDyne发明的一种空气投影与交互技术，可以在气流形成的墙上投影出具有交互功能的影像；日本公司ScienceandTechnology发明的一种可以利用激光束投射实体的3D影像技术，该技术利用氮气与氧气在空气中散开时混合成的气体变成灼热的浆状物质并在空气中形成短暂的3D图像，即在空气中不断制造小型爆破来实现投影；南加利福尼亚大学创新科技研究院研制成功的一种360度全息显示屏，将图像投影到一种高速旋转的镜子上从而实现三维影像的技术。这几种投影方法的实现均对技术要求较高，能耗较大。

因此一款可以直接显示立体图像，真实还原立体图像各点位置信息、亮度信息以及图像各点之间相互关系且成本低较易实现的显示器亟待研究。

发明内容

为解决以上现有难题，本发明公开一种基于能级跃迁的3D灰度显示器。

一种基于能级跃迁的3D灰度显示器，包括控制器、紫外线激光器、用于调节紫外线激光器角度与功率的激光器调节器和显示屏，所述控制器与激光调节器电性连接，所述紫外线激光器上设有激光器底座，所述紫外线激光器通过激光器底座连接于激光器调节器的顶部，所述紫外线激光器发射激光光线依次通过紫外线光路、紫外线较暗光路照射于设置在显示屏上的像素点。

优选的，所述紫外线激光器的数量至少三台。

优选的，所述紫外线激光器布置在显示屏周围。

优选的，多台所述紫外线激光器所发射的激光光线两两不共线。

优选的，所述显示屏为荧光粉均匀分布的透明固体或液体溶液。

优选的，所述紫外线光路为不可见光路，所述紫外线较暗光路为可见光路。

优选的，所述激光器调节器设有用于调节紫外线激光器角度的三轴舵机

本发明与现有技术相比具有如下优点：可以直接显示立体图像，真实还原立体图像各点位置信息、亮度信息以及图像各点之间相互关系，满足使用者的需要；本发明的实现较易且成本低；有利于3D建模、3D电影等方面的发展。

附图说明

图1一种基于能级跃迁的3D灰度显示器的原理示意图；

图2一种基于能级跃迁的3D灰度显示器的工作流程图。

如图所示：1、控制器，2、激光器调节器，3、紫外线激光器，4、紫外线光路，5、紫外线较暗光路，6、像素点，7、显示屏。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明为一种基于能级跃迁的3D灰度显示器，包括控制器1、紫外线激光器3、用于调节紫外线激光器3角度与功率的激光器调节器2和显示屏7，所述控制器1与激光调节器2电性连接，所述紫外线激光器3上设有激光器底座，所述紫外线激光器3通过激光器底座连接于激光器调节器2的顶部，所述紫外线激光器3发射激光光线依次通过紫外线光路4、紫外线较暗光路5照射于设置在显示屏7上的像素点6。

所述紫外线激光器3的数量至少三台。

所述紫外线激光器3布置在显示屏7周围。

多台所述紫外线激光器3所发射的激光光线两两不共线。

所述显示屏7为荧光粉均匀分布的透明固体或液体溶液。

所述紫外线光路4为不可见光路，所述紫外线较暗光路5为可见光路。

所述激光器调节器2设有用于调节紫外线激光器3角度的三轴舵机

本发明的具体实施列，如图1、图2所示：

控制器：用于产生控制指令，并发送给激光器调节器。

激光器调节器：接收来自控制器的控制指令，分别调整各激光器的角度与功率。

紫外线激光器：为可以发出特定波长、指定强度紫外线的激光器，紫外线激光器固定在激光器调节器上，受控于激光器调节器。

显示屏：为荧光粉均匀分布的透明固体或液体溶液，在一定波长紫外线的照射下，荧光粉的原子内部发生电子能级跃迁发出白光，且发光强度与紫外线强度成正相关，此外，显示屏的外形和大小可根据显示需要调整，但内部原理不变。

将至少三台以上的多台紫外线激光器布置在显示屏周围，向显示屏发射紫外激光且使紫外线激光器发出的激光光线两两不共线，当紫外线激光器发射的紫外线光射入显示屏时，显示屏内荧光粉在紫外线作用下发出可见光，形成一条亮度很低的亮线，控制器发送指令，通过激光器调节器调整各紫外线激光器的角度，使多台紫外线激光器发出的光交于显示屏内的一点，该点处发光强度最高，与周围形成明显对比，即为像素点。通过调节各紫外线激光器的功率实现像素点的明暗变化即灰度变化，使用像素点扫描技术，即控制器产生控制信号，通过激光器调节器调节各紫外线激光器的角度与功率，使明暗不同的像素点遍布显示屏，根据人眼的视觉暂留效应可以使人观察到原图像等比缩放的黑白立体图像。

当需要显示立体图像时，将图像信息传送至控制器，控制器首先分析图片格式，将矢量图等图像格式转换为位图，然后将位图转化为灰度模式即只保留图像各像素点的坐标与灰度值，接下来控制器利用相应算法由像素点灰度值生成各紫外线激光器的功率控制指令，由像素点坐标生成各紫外线激光器的角度控制指令，并将各紫外线激光器的功率控制指令与角度控制指令传送至对应的激光器调节器，激光器调节器依据功率控制指令调节紫外线激光器的功率，改变所发射紫外线激光的光强，依据角度控制指令改变激光器调节器的三轴舵机偏转角度，使紫外线激光器指向当前显示的像素点。

像素点扫描技术为控制器依据图像像素点序列生成各紫外线激光器的功率控制指令序列与角度控制指令序列，各激光器调节器依据指令序列依次调节紫外线激光器的功率与指向，使显示屏中由左到右、由上到下依次显示各像素点，这样显示屏中生成的像素点遍布显示屏各处，平面显示器像素点扫描技术一般为隔层扫描技术，3D显示器中像素点不仅有x,y坐标，还有z坐标，所以一般依据z坐标将图像分为若干层，先利用隔行扫描技术显示某层图像信息，然后利用隔层扫描技术显示整体图像信息，将图像刷新率控制在每秒60帧以上，由于人眼的视觉暂留效应，便可使观察者观察到完整的静态或动态立体图像。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于能级跃迁的3D灰度显示器，其特征在于：包括控制器(1)、紫外线激光器(3)、用于调节紫外线激光器(3)角度与功率的激光器调节器(2)和显示屏(7)，所述控制器(1)与激光调节器(2)电性连接，所述紫外线激光器(3)上设有激光器底座，所述紫外线激光器(3)通过激光器底座连接于激光器调节器(2)的顶部，所述紫外线激光器(3)发射激光光线依次通过紫外线光路(4)、紫外线较暗光路(5)照射于设置在显示屏(7)上的像素点(6)。

2.根据权利要求1所述的一种基于能级跃迁的3D灰度显示器，其特征在于：所述紫外线激光器(3)的数量至少三台。

3.根据权利要求1所述的一种基于能级跃迁的3D灰度显示器，其特征在于：所述紫外线激光器(3)布置在显示屏(7)周围。

4.根据权利要求1所述的一种基于能级跃迁的3D灰度显示器，其特征在于：多台所述紫外线激光器(3)所发射的激光光线两两不共线。

5.根据权利要求1所述的一种基于能级跃迁的3D灰度显示器，其特征在于：所述显示屏(7)为荧光粉均匀分布的透明固体或液体溶液。

6.根据权利要求1所述的一种基于能级跃迁的3D灰度显示器，其特征在于：所述紫外线光路(4)为不可见光路，所述紫外线较暗光路(5)为可见光路。

7.根据权利要求1所述的一种基于能级跃迁的3D灰度显示器，其特征在于：所述激光器调节器(2)设有用于调节紫外线激光器(3)角度的三轴舵机。