CN206431409U - 现场再现全息投影显示系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种现场再现全息投影显示系统，涉及3D显示技术领域，包括立体显示模块、辅助光源、投影屏幕、运动跟随驱动模块、人眼识别模块和处理器；处理器控制立体显示模块在投影屏幕上投影画面，辅助光源的光投射到投影屏幕上进行画面调制，形成全息图，从而能够观看到3D画面，人眼识别模块可以定位人眼位置，经过处理器分析处理，处理器控制运动跟随驱动模块动作，运动跟随驱动模块和立体显示模块或投影屏幕连接，控制立体显示模块和投影屏幕运动，使人眼和立体显示模块相对于投影屏幕呈镜像位置，保证人员运动时能接收到清晰的3D画面。本实用新型整体投影系统结构简单、占用空间小、生产成本低，同时能够实现裸眼观看3D影像的效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及3D显示技术领域，特别是涉及一种现场再现全息投影显示系统。
背景技术
3D显示技术除了能够表现平面画面之外还可以向用户提供景深信息，所以近年来3D技术越来越受到人们的追捧。现阶段，主流的3D视频提供方案主要是利用视差原理使人的左右眼睛分别接收到对应的立体图像对，然后在大脑形成3D（3Dimensions）立体效果的技术。这种方式能够以最廉价的成本向用户提供可以接收的画质，但是这种3D并不是真正的立体显示，是一种伪3D技术。由于其提供的实际图像是在屏幕上的，而合成的伪3D图像却看上去是在屏幕之外的，这种方式长时间观看会带来明显的不适感。
全息成像是一种在3维空间形成真实3D画面的技术，不会出现上述伪3D显示方案的缺点，但是这种方法技术难度很大，还有一系列问题没有解决，很难在短时间内达到商业化应用水平。此外，还有一种体积式3D显示方法，这种方法是在高速旋转的屏上投影，会有散射效应，靠近中心处影像不清晰，高速旋转部件有噪音、损耗等问题还容易带来危险，而且显示空间受到设备体积限制。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种现场再现全息投影显示系统，解决全息成像系统设备庞大笨重、占用空间大、制作成本高的问题，具有设备简单、占用空间小、制作成本低的特点。
为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种现场再现全息投影显示系统，包括立体显示模块、辅助光源、投影屏幕、运动跟随驱动模块、人眼识别模块和处理器；人眼识别模块和处理器连接，用于定位人眼位置；立体显示模块和处理器连接，用于投影立体画面；辅助光源和处理器连接，用于画面调制；运动跟随驱动模块和投影屏幕或立体显示模块连接，控制投影屏幕和立体显示模块位置运动，使人眼和立体显示模块相对于投影屏幕呈镜像位置。
优选地，立体显示模块包括显示模块和镜头；显示模块用于生成需要显示的画面，显示模块生成的画面通过镜头投射出去。
优选地，显示模块和镜头可以相对运动，实现投影距离的调节，能够在不同景深投影画面，从而实现3D显示。
优选地，显示模块成像采用LCD液晶屏、DMD数字微镜或LCOS投影芯片成像方式，采用此种方式设备成本低，能够显示清晰图像。
优选地，辅助光源为相干光源，为立体显示模块中光源的相干光源，两种光能够产生干涉，辅助光源可以对显示模块发出的画面进行调制。
优选地，投影屏幕为透明材质的屏幕，当显示模块将图像打到投影屏幕的背面时，人眼可以在投影屏幕正面观看图像画面。
优选地，投影屏幕具有自动展开、收纳功能，使用时投影屏幕可以自动展开，停止工作时投影屏幕自动收纳，可以节约空间。
优选地，人眼识别模块包括摄像机和红外距离探测器，摄像机利用图像识别技术识别人脸定位人眼位置，红外距离探测器探测人体和投影屏幕之间的距离。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本实用新型通过设计现场再现全息投影显示系统，包括立体显示模块、辅助光源、投影屏幕、运动跟随驱动模块、人眼识别模块和处理器；处理器控制立体显示模块在投影屏幕上投影画面，辅助光源的光投射到投影屏幕上，辅助光源发出的光和立体显示模块发出的光产生干涉，形成全息图，从而能够观看到3D画面，人眼识别模块可以定位人眼位置，经过处理器分析处理，处理器控制运动跟随驱动模块动作，运动跟随驱动模块和立体显示模块或投影屏幕连接，控制立体显示模块和投影屏幕运动，使人眼和立体显示模块相对于投影屏幕呈镜像位置，保证人员运动时能接收到清晰的3D画面。本实用新型整体投影系统结构简单、占用空间小、生产成本低，同时能够实现裸眼观看3D影像的效果，由于图像在自由空间形成，环境光对画面影响很小，因此呈现的影像具有画面对比度高，画质清晰的特点。
附图说明
图1是本实用新型的原理框图。
图2是本实用新型整体结构示意图。
图3是成像原理图。
图中：1、处理器；2、显示模块；3、辅助光源；4、运动跟随驱动模块；5、人眼识别模块；6、镜头；7、投影屏幕；8、人眼。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。
如图1和图2所示，为本实用新型的原理框图和整体结构示意图，一种现场再现全息投影显示系统，包括立体显示模块、辅助光源3、投影屏幕7、运动跟随驱动模块4、人眼识别模块5和处理器1；人眼识别模块5和处理器1连接，用于定位人眼8位置；立体显示模块和处理器1连接，用于投影立体画面；辅助光源3和处理器1连接，用于画面调制；运动跟随驱动模块4和投影屏幕7或立体显示模块连接，控制投影屏幕7和立体显示模块位置运动，使人眼8和立体显示模块相对于投影屏幕7呈镜像位置。
工作时，处理器1控制立体显示模块在投影屏幕7上投影画面，辅助光源3的光投射到投影屏幕7上，辅助光源3发出的光和立体显示模块发出的光产生干涉，形成全息图，从而能够观看到3D画面，人眼识别模块5可以定位人眼8位置，经过处理器1分析处理，处理器1控制运动跟随驱动模块4动作，运动跟随驱动模块4和立体显示模块或投影屏幕7连接，控制立体显示模块和投影屏幕7运动，使人眼8和立体显示模块相对于投影屏幕7呈镜像位置，保证人员运动时能接收到清晰的3D画面。
人眼识别模块5包括摄像机和红外距离探测器，摄像机利用图像识别技术识别人脸定位人眼8位置，红外距离探测器探测人体和投影屏幕之间的距离。从而处理器1控制运动跟随驱动模块4或投影屏幕7移动，保证立体显示模块和人眼8相对于投影屏幕7呈镜像位置，保证观看人员能够观测到清晰的图像。
立体显示模块包括显示模块2和镜头6；显示模块2和处理器1连接，处理器1控制显示模块2将需要呈现的画面投影到投影屏幕7上，显示模块2生成的画面通过镜头6投射出去。
显示模块2和镜头6可以相对运动，实现投影距离的调节，能够在不同景深投影画面，实现景深扫描，从而实现3D显示。
显示模块2成像采用LCD液晶屏、DMD数字微镜或LCOS芯片成像方式，采用此种方式设备成本低，能够显示清晰图像。
辅助光源3为立体显示模块中光源经过分光得到，为立体显示模块中光源的相干光源，两种光能够产生干涉，辅助光源3可以对显示模块2发出的画面进行调制。
如图3所示为本系统的成像原理图，立体显示模块在空间某一点形成一个实像点，如果该像点不在屏幕上，此像点在投影屏幕7上会形成一个较大的光斑，此时辅助光源3发出的光也射向投影屏幕7并和投影屏幕7的光斑重叠并产生干涉，形成全息图，此时人眼8能够看到立体显示模块投射出像点的共轭像点。由成像原理图可以看出，共轭像点是由一级衍射光形成的，所以只要人眼位置相对于投影屏和立体显示模块呈镜像位置即可看到立体显示模块在任何空间点投射的像点，从而可以看到完整的3D图像。
投影屏幕7为透明材质的屏幕，当显示模块2将图像打到投影屏幕7的背面时，人眼8可以在投影屏幕7正面观看图像画面。
投影屏幕7具有自动展开、收纳功能，使用时投影屏幕7可以自动展开，停止工作时投影屏幕7自动收纳，可以节约空间。
采用上述技术方案后，整体系统工作时，处理器1控制立体显示模块在投影屏幕7上投影画面，辅助光源3的光投射到投影屏幕7上，辅助光源3发出的光和立体显示模块发出的光产生干涉，形成全息图，从而能够观看到3D画面，人眼识别模块5可以定位人眼8位置，经过处理器1分析处理，处理器1控制运动跟随驱动模块4动作，运动跟随驱动模块4和立体显示模块或投影屏幕7连接，控制立体显示模块和投影屏幕7运动，使人眼8和立体显示模块相对于投影屏幕7呈镜像位置，保证人员运动时能接收到清晰的3D画面。通过控制立体显示模块的投影景深（也就是景深扫描）就可以实现真实3D图像的呈现。此外，虽然本实用新型的辅助光源和投影光是同向相干的方式实现全息再现的，但实际实施时并不局限于这一种方式，比如反向相干（即投影光和辅助光源分别从屏幕的两侧投射）也可以实现全息再现。
为了实现更大可视角度的3D显示效果，还可以采用在3维介质上投影的方式。比如采用一个立体显示模块和立体散射屏幕组成的系统。此时，立体显示模块使用的光源无需相干光源，立体散射屏幕可以使光发生散射，比如充满水蒸气或者烟雾的透明盒子。当立体显示模块投射出来的汇聚光束照射到水蒸气上时，在水蒸气的散射作用下，光点可以在任何角度被观察到。这种方案可以大大节省成本，提供灵活的3D画面。
本实用新型整体投影系统结构简单、占用空间小、生产成本低，同时能够实现裸眼观看3D影像的效果。
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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种现场再现全息投影显示系统，其特征在于：包括立体显示模块、辅助光源（3）、投影屏幕（7）、运动跟随驱动模块（4）、人眼识别模块（5）和处理器（1）；人眼识别模块（5）和处理器（1）连接，用于定位人眼（8）位置；立体显示模块和处理器（1）连接，用于投影立体画面；辅助光源（3）和处理器（1）连接，用于画面调制；运动跟随驱动模块（4）和投影屏幕（7）或立体显示模块连接，控制投影屏幕（7）和立体显示模块位置相对运动，使人眼（8）和立体显示模块相对于投影屏幕（7）呈镜像位置。
2.根据权利要求１所述的现场再现全息投影显示系统，其特征在于：所述立体显示模块包括显示模块（2）和镜头（6）；显示模块（2）用于生成需要显示的画面，显示模块（2）生成的画面通过镜头（6）投射出去。
3.根据权利要求2所述的现场再现全息投影显示系统，其特征在于：所述显示模块（2）和镜头（6）可以相对运动，实现投影距离的调节，从而实现景深扫描。
4.根据权利要求2所述的现场再现全息投影显示系统，其特征在于：所述显示模块（2）成像采用LCD液晶屏、DMD数字微镜或LCOS芯片成像方式。
5.根据权利要求１所述的现场再现全息投影显示系统，其特征在于：所述辅助光源（3）发出的光和显示模块（2）发出的光为相干光。
6.根据权利要求１所述的现场再现全息投影显示系统，其特征在于：所述投影屏幕（7）为透明材质的屏幕。
7.根据权利要求１所述的现场再现全息投影显示系统，其特征在于：所述投影屏幕（7）具有自动展开、收纳功能。
8.根据权利要求１所述的现场再现全息投影显示系统，其特征在于：所述人眼识别模块（5）包括摄像机和红外距离探测器，摄像机利用图像识别技术识别人脸定位人眼（8）位置，红外距离探测器探测人体和投影屏幕之间的距离。
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|---|---|---|---|---|
| CN106773469A (zh) * | 2017-01-09 | 2017-05-31 | 河北博威集成电路有限公司 | 现场再现全息投影显示系统 |
| CN109254479A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-01-22 | 重庆大学 | 基于手机液晶显示屏的全息投影仪 |
| CN111093066A (zh) * | 2019-12-03 | 2020-05-01 | 耀灵人工智能(浙江)有限公司 | 一种动态平面投影方法及系统 |
| WO2022028448A1 (zh) * | 2020-08-06 | 2022-02-10 | 荆门市探梦科技有限公司 | 优化显示配置的几何全息显示系统 |
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