CN1304118A - 一种三维显示方法及其显示器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维显示方法及其显示器,涉及三维显示技术,尤其涉及一种活动显示屏。为了能够真正地显示三维立体图像,而提供一种无需佩戴任何辅助工具即可以从不同角度观察空间内三维立体图像的显示方法及其显示器,本方法是利用活动显示屏实现Z方向扫描。本显示器是显示屏为一种活动显示屏(螺旋显示屏或圆盘显示屏)。由于本发明简单易行,性价比高,运作方便,可广泛应用于医学、军事、航空、原子物理等领域。

Description

一种三维显示方法及其显示器

本发明涉及三维显示技术，尤其涉及一种活动显示屏。

目前市面上的显示器均为平面屏幕，无论是电脑、电视等，它们所显示的图像实际上只是物体在平面上的投影。如电脑中的CAD(工程制图软件)或3DMAX(三维动画制作软件)所制出的图形，虽然可依靠色彩、光线和视角的改变让人们认识物体在空间的形状、位置，从而产生“三维”的感觉，但其实质仍为二维的平面显示。为能使事物看起来更真实、具体，各国科学家也正在潜心研究各种三维显示的方法及其装置，如已经问世的立体电影、电视等。立体电影在拍摄和放映时都有一套特制的双镜头设备，实际上是模拟人双眼的观察角度，同时拍成左右两部稍有差异的影片，然后同时在同一屏幕上放映。为了使观众看到立体影像还必须让观众戴上特殊的眼镜。两块镜片各让一束偏振光通过，而将另一束偏振光阻挡，于是左眼就只能看到左机拍摄的影像，右眼只能看到右机拍摄的影像。两幅影像通过大脑的视觉合成后使人产生立体感。与其极为相似的立体电视则是让同时拍成的左右两部稍有差异的影片在屏幕上交替快速出现，也必须让观众戴上特殊的眼镜，但不同的是眼镜片是用液晶屏做成的。它利用了液晶通电后遮光的功效，让左右镜片交替快速通电，使其达到左右眼分别看到左右机所拍摄影像的目的。虽说这类产品所显示图像的立体感比较强，但必须佩戴笨重的眼镜，且只能在较小的范围内才能观看到清晰的立体图像，非常不便。

本发明的目的就在于克服现有三维显示技术存在的上述问题和不足，而提供一种能够真正地显示三维立体图像，且无需佩戴任何辅助工具即可以从不同角度观察空间内三维立体图像的显示方法及其显示器。

本发明的目的是这样实现的：

①本方法是利用活动显示屏实现Z方向扫描；

②显示器是由信号编制器、信号输出源和活动显示屏构成，其活动显示屏为一种螺旋显示屏或一种圆盘显示屏。

下面结合附图和实施例详细说明：

图1是本显示器组成框图；

图2是活动显示屏为螺旋显示屏的本显示器的结构示意图；

图3是圆盘显示屏结构示意图。其中：

1-信号编制器，采用各种类型的电脑；2-信号输出源，采用各种类型的投影仪；3-活动显示屏，3A-螺旋显示屏，3B-圆盘显示屏；1.1-电缆；3.1-长轴，3.2-电机，同步可控伺服电机，3.3-机壳，3.4-保护罩，透明，3.5-机架。

由图1可知，本显示器由信号编制器1、信号输出源2、活动显示屏3组成，并依次连接。

实施例一由图2可知，是把活动显示屏3采用螺旋显示屏3A。信号编制器1采用微电脑，通过电缆1.1与采用投影仪的信号输出源2相互电连接。信号输出源2固定在与机壳3.3相连接的机架3.5上，投影光线照射到螺旋显示屏3A上。螺旋显示屏3A与固定在机壳3.3上的电机3.2通过长轴3.1相连接。保护罩3.4为透明罩。螺旋显示屏3A为螺旋形状，类似仅有一圈360度的旋转楼梯，可用质地较轻、硬度较大的材料压模制作。

本发明构思是：由于人眼看到的物体都是三维的，即由X、Y、Z三个方向轴构成，若想将三个方向轴建立在同一显示器上，可把显示屏做成上述的正螺旋面。其主要原理是：螺旋面可看作是沿Z方向上螺旋排列的茎线的集合；当它高速旋转时，每条茎线就划出了一个圆面，在这个圆面上就能显示一个所对应Z坐标值的XY平面的图像。利用人眼视觉暂留的效应，使所有Z坐标所对应的圆面上图像的组合，就显示出X、Y、Z三个维度上的图像。本显示器利用螺旋显示屏3A的机械转动，实现第三维Z方向的扫描。配合投影仪在XY平面的扫描，实现了空间内所有点的扫描。

当显示器工作时，相位可控制的同步伺服电机3.2带动螺旋显示屏3A高速旋转，同时信号编制器1将已编码好的信号输入到信号输出源2，输出源2将电信号转化为光信号投影到螺旋显示屏3A上，配合螺旋显示屏3A的旋转，每转动一个角度时，投下物体在那一时刻被螺旋显示屏3A所截得的投影，当螺旋显示屏3A旋转一周即360度后，物体被螺旋显示屏3A截得的所有截面在Z方向轴上进行组合，于是一个完整物体的三维图像就真实地显示出来了。

实施例二由图3可知，是把活动显示屏3采用圆盘显示屏3B。圆盘显示屏3B与电机3.2通过长轴3.1相连接。当电机3.2带动圆盘显示屏3B沿长轴3.1上下高速平动时，在Z轴方向上每平动一个Z坐标点，则在该坐标点所在的平面上可显示物体被截得的某个截面。当物体被圆盘显示屏3B截得的所有截面在Z方向轴上进行组合，从而得到了一个完整物体的三维图像。

由以上分析可知，传统的显示器是电子束的快速扫描，在X、Y二维平面内，其图像显示仅是物体的投影；而本显示器则是电子束(光束)快速扫描配合显示屏的快速转动(或上下快速平动)，在X、Y、Z三维立体空间内，其图像是物体的真实影像。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本显示器可真正地显示三维图像，且不必佩戴辅助工具即可以从不同角度按照自己的意志观察图像。基于此点，人们可以更加准确地认识物体的结构和空间位置。从认识角度来看有一个理性的上升。这些优点决定了本显示器应用领域非常广泛，可运用于医学、军事、航空、原子物理、多媒体以及今后还可能普及到的各类娱乐设施等，随着网络化的不断增强，对虚拟世界的进展也有一定帮助。

由于本方法及其显示器简单易行，性价比高，运作方便，因此推广前景极为广阔。

Claims (7)

1、一种三维显示方法，其特征在于利用活动显示屏实现Z方向扫描，并与信号发射源的X、Y平面扫描相结合，且保持严格同步，从而实现三维空间内所有点的显示。

2、实现权利要求1所述的一种三维显示方法的三维显示器，包含有信号编制器(1)、信号发射源(2)、显示屏，其特征是显示屏为一种活动显示屏(3)，活动显示屏(3)通过长轴(3.1)与，同步可控伺服电机(3.2)相连接。

3、按权利要求1所述的一种三维显示方法，其特征在于Z方向扫描是通过螺旋显示屏(3A)高速旋转实现。

4、按权利要求1所述的一种三维显示方法，其特征在于Z方向扫描是通过圆盘显示屏(3B)沿着中心轴上下高速平动实现。

5、按权利要求1所述的一种三维显示方法，其特征在于通过同步可控伺服电机(3.2)控制活动显示屏(3)Z方向扫描，并保证与X、Y平面扫描严格同步。

6、按权利要求2所述的三维显示器，其特征在于活动显示屏(3)为螺旋显示屏(3A)。

7、按权利要求2所述的三维显示器，其特征是活动显示屏(3)为一圆盘显示屏(3B)。