CN206162064U

CN206162064U - 一种光向量空间转换方式的全息裸眼3d显示系统

Info

Publication number: CN206162064U
Application number: CN201621064860.2U
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Micro Light Capital Investment Management (beijing) Co Ltd
Current assignee: Beijing micro cloud Software Co., Ltd.
Priority date: 2016-09-20
Filing date: 2016-09-20
Publication date: 2017-05-10
Anticipated expiration: 2026-09-20

Abstract

本实用新型公开了一种光向量空间转换方式的全息裸眼3D显示系统，由平行光源产生器、色彩产生器、散射光滤除器、光向量空间转换式点光源投射器与同步扫描控制器元件所组成。本实用新型在无须使用实体银幕的情况下，可将立体图形以断面逐次扫描的方式，将立体的实像投射于空中，使观看者无须配戴任何眼镜，即可以裸眼观看到悬浮在空中的实像图案，达到实像3D显示器的目的。

Description

一种光向量空间转换方式的全息裸眼3D显示系统

技术领域

本实用新型涉及一种裸眼3D系统，尤其是一种光向量空间转换方式的全息裸眼3D显示系统。

背景技术

现有的3D显示器主要将电光源投射在旋转的投射面上，以显示3D图案，根据投射面性质的不同，可区分为平面投射法及螺旋曲面投射法，但这两种方式均存在以下缺点：能呈现的立体空间的范围有限，而且3D影像被局限在一个固定的空间中；无法提供全彩的影像；须在黑暗的空间中，避免其他物体影像干涉3D影像。而造成此的问题的关键在于无法输出任意散射的白光，并将白光转换成平行白光。

实用新型内容

本实用新型提出一种光向量空间转换方式的全息裸眼3D显示系统，不必佩戴任何特殊眼镜，而以裸眼直接观赏3D影像。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型提供了一种光向量空间转换方式的全息裸眼3D显示系统，由平行光源产生器、色彩产生器、散射光滤除器、光向量空间转换式点光源投射器与同步扫描控制器元件所组成，所述平行光源产生器产生近似平行白光，所述色彩生产器为可见光波滤除器，用以接收所述近似平行白光及外部的颜色控制信号与亮度控制信号，所述散射光滤除器接收该具有些许散射现象的颜色光，于滤除散射光的部分后，再输出近似平行颜色光，所述光向量空间转换式点光源投射器接收所述近似平行颜色光及一组点光源投射坐标的电气信号，将所述近似平行颜色光，以点光源的方式聚焦投射于空间中，所述同步扫描控制器通过同步驱动所述平行光源产生器、色彩产生器及该光向量空间转换式点光源投射器，正确地产生立体图形。

作为优选，所述散射光滤除器由前光学器302、遮蔽器与后光学器所组成。

作为优选，所述前光学器为光学透镜组，所述遮蔽器为遮光板，设置于所述前光学器的焦点上，其上装置有圆孔，所述后光学器为光学透镜组。

作为优选，所述光向量空间转换式点光源投射器主要由两个光向量控制器及点光源投射器所组成，两个所述光向量控制器为具有改变光向量能力的器具，所述点光源投射器为具有光学变焦能力的器具。

本实用新型实施例的有益效果是：在无须使用实体银幕的情况下，可将立体图形以断面逐次扫描的方式，将立体的实像投射于空中，使观看者无须配戴任何眼镜，即可以裸眼观看到悬浮在空中的实像图案，达到实像3D显示器的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的全息裸眼3D显示系统结构示意图；

图2为平面坐标系示意图；

图3为立体坐标系示意图；

图4为图1中散射光滤除器的结构示意图；

图5为遮蔽器303的主视图；

图6为图1中光向量空间转换式点光源投射器结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1-3为本实施例提供的一种光向量空间转换方式的全息裸眼3D显示系统，主要由平行光源产生器100、色彩产生器200、散射光滤除器300、光向量空间转换式点光源投射器400与同步扫描控制器500元件所组成，在无须使用实体银幕的情况下，可将立体图形以断面逐次扫描的方式，将立体的实像投射于空中，使观看者无须配戴任何眼镜，即可以裸眼观看到悬浮在空中的实像图案，达到实像3D显示器的目的。

其中，该平行光源产生器100可产生近似平行白光101及接收外部的开关控制信号P，并根据该电气信号P，可快速控制该近似平行白光101的输出与否。因为包括雷射光在内，自然界不存在有百分之百的平行光源。是以此处所谓“近似平行白光”即为在某一距离范围内，该白色光源中所有的光以近似平行的方向行近；而“白光”即为人类眼镜可感知所有的可见光。

该色彩生产器200为可见光波滤除器，可接收近似平行白光101及外部的颜色控制信号C与亮度控制信号B，并根据颜色控制信号C与亮度控制信号B，以控制亮度及滤除部分波长的光源后输出一具有些许散射现象的颜色光201，或是可完全呈遮蔽状态不输出任何光源。该些许的散射光的产生，由于该近似平行白光101过该色彩产生器200时，因内部结构所造成的散色现象。

该散射光滤除器300接收该具有些许散射现象的颜色光201，于滤除散射光的部分后，再输出近似平行颜色光301。该散射光滤除器300的结构如图4所示，该散射光滤除器300由前光学器302、遮蔽器303与后光学器304所组成。该前光学器302为光学透镜组，具有f1的焦距，可将该具有些许散射现象的颜色光201聚焦于焦点f1处；该遮蔽器303为遮光板，设置于该前光学器302的焦点f1上，其上装置有适当半径的圆孔305，如图5所示，该圆孔305的作用是将无法聚焦于f1焦点的散射光滤除。另外，该后光学器304为光学透镜组，具有f2的焦距，并以f2的距离设置于该遮蔽器303之后，可将聚焦于f1的光源再作用成近似平行颜色光301。

该光向量空间转换式点光源投射器400接收该近似平行颜色光301及一组点光源投射座标的电气信号(x_i，y_j，z_k)，可将该近似平行颜色光301，以点光源600的方式，聚焦投射于空间中(x_i，y_j，z_k)之处。位于一端的观看者700，在无须使用实体银幕与配戴任何眼镜的情况下，即可以裸眼观看到悬浮在空中的点光源600。

该光向量空间转换式点光源投射器400的结构如图6所示。

该光向量空间转换式点光源投射器400主要由两光向量控制器401、404及点光源投射器407所组成。该两光向量控制器401、404为具有改变光向量能力的器具，接收入射的近似平行光及外部控制信号(z_k)，通过该外部控制信号(z_k)的控制，可改变该入射的近似平行光的行进方向后并输出另一近似平行光。该两光向量控制器401、404可由光向量控制光学元件402、405及一具旋转功能的机电机构403、406所组成。该光向量控制光学元件402、405可由楔型棱镜所构成，针对入射近似平行光的行进方向，作角度的改变后，输出另一近似平行光，亦即可改变入射近似平行光的行近方向。通过适当地旋转该光向量控制光学元件402、405，即可达到控制该行进方向所需改变的量。该具旋转功能的机电机构403、406用来固定装置该光向量控制原光学元件402、405，并可通过接收外部控制信号(x_i或y_j)的控制，达到旋转该光向量控制光学元件402、405的目的。

该点光源投射器407为具有光学变焦能力的器具，接收入射的近似平行光及外部控制信号(z_k)，藉由该外部控制信号(z_k)的控制，可将该入射的近似平行光以点光源的形式，聚焦投射焦点面上。该点光源投射器407由可变焦光学器408与机电机构409所组成。该可变焦光学器408，接收近似平行光，并将该近似平行光，以点光源的形式，聚焦投射焦点面上(Z＝z_k)。该机电机构409用来固定装置该可变焦光学器408，并可通过接收外部控制信号(z_k)的控制，达到改变该可变焦光学器408焦距的目的。

该同步扫描控制器500为具有运算、记忆、通讯与控制能力的控制器，可根据所欲产生的立体图形，利用断面逐次扫描的方式，计算出该立体图形的断面资料，并依断面的次序，逐次输出该断面资料(x_i，y_j，z_k，C，B，P)，通过同步驱动该平行光源产生器100、该色彩产生器200及该光向量空间转换式点光源投射器400，可正确地产生该立体图形。所谓“断面”即是沿着Z轴排列的X-Y平面，例如Z＝z₁、z₂、z₃、z₄等的X-Y平面，所谓“断面资料(x_i，y_j，z_k，C，B，P)”即为该立体图形于Z＝z_k平面上所交集出的断面轮廓，该轮廓可以一组点座标来表述，x_i，y_j即为该轮廓的点座标，而C为该轮廓于(x_i，y_j)位置时的颜色、B为该轮廓于(x_i，y_j)位置时的亮度。另外，该P代表平行光源产生器输出平行光与否的资料。所谓“断面逐次扫描”为依Zk的大小次序(由小到大或由大到小。例如由z₁-z₂-z₃-z₄…的次序)，逐次将不同z_k的断面资料扫描投射于空间之中。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种光向量空间转换方式的全息裸眼3D显示系统，其特征在于，由平行光源产生器、色彩产生器、散射光滤除器、光向量空间转换式点光源投射器与同步扫描控制器元件所组成，所述平行光源产生器产生平行白光，所述色彩生产器为可见光波滤除器，用以接收所述平行白光及外部的颜色控制信号与亮度控制信号，所述散射光滤除器接收该具有散射现象的颜色光，于滤除散射光的部分后，再输出平行颜色光，所述光向量空间转换式点光源投射器接收所述平行颜色光及一组点光源投射坐标的电气信号，将所述平行颜色光，以点光源的方式聚焦投射于空间中，所述同步扫描控制器通过同步驱动所述平行光源产生器、色彩产生器及该光向量空间转换式点光源投射器，正确地产生立体图形。

2.根据权利要求1所述的一种光向量空间转换方式的全息裸眼3D显示系统，其特征在于：所述散射光滤除器由前光学器、遮蔽器与后光学器所组成。

3.根据权利要求2所述的一种光向量空间转换方式的全息裸眼3D显示系统，其特征在于：所述前光学器为光学透镜组，所述遮蔽器为遮光板，设置于所述前光学器的焦点上，其上装置有圆孔，所述后光学器为光学透镜组。

4.根据权利要求1所述的一种光向量空间转换方式的全息裸眼3D显示系统，其特征在于：所述光向量空间转换式点光源投射器主要由两个光向量控制器及点光源投射器所组成，两个所述光向量控制器为具有改变光向量能力的器具，所述点光源投射器为具有光学变焦能力的器具。