CN214704194U - 立体显示系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种立体显示系统，包括：腔体为真空的显示箱体；用于产生电场的电极，所述电场包括至少存在于所述腔体内的第一电场、第二电场和第三电场，所述第一电场、所述第二电场和所述第三电场相互正交；电场控制模块，所述电场控制模块分别控制所述第一电场、所述第二电场和所述第三电场的强度大小；至少一个带电粒子，所述带电粒子在电场力的作用下沿预定轨迹运动，所述预定轨迹的任意一处至少具有第二矢量方向和第三矢量方向，所述带电粒子具有光反射率；光源；驱动模块；以及同步模块。与相关技术相比，本实用新型的立体显示系统其显示的图像立体且光线自然，体验效果更好。

Description

立体显示系统

技术领域

本实用新型涉及光学投影领域，尤其涉及一种立体显示系统。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，人们对科技产品的要求也越来越高，如投影显示产品。

现有技术的立体显示系统主要通过平面屏幕显示立体图像的技术，多利用左右眼视差，易产生晕眩感，体验差。且无法如观看立体实物一样360度观看。

因此，有必要提供一种新的立体显示系统解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种光线自然、体验效果好的立体显示系统。为解决上述技术问题，本实用新型提供一种立体显示系统，包括：

腔体为真空的显示箱体；

用于产生电场的电极，所述电场包括至少存在于所述腔体内的第一电场、第二电场和第三电场，所述第一电场、所述第二电场和所述第三电场相互正交；

电场控制模块，所述电场控制模块与所述电极电性连接，所述电场控制模块控制所述电极产生所述电场且分别控制所述第一电场、所述第二电场和所述第三电场的强度大小；

至少一个带电粒子，所述带电粒子置于所述腔体内的所述电场中，所述带电粒子在电场力的作用下沿预定轨迹运动，所述预定轨迹的任意一处至少具有第二矢量方向和第三矢量方向，所述带电粒子具有光反射率；

光源，所述光源出射的照明光覆盖沿所述预定轨迹运动的所述带电粒子；

驱动模块，所述驱动模块驱动并控制所述光源按预定时序出射照明光；

同步模块，所述同步模块根据所述预设规则控制电场控制模块和所述驱动模块，以使所述带电粒子的运动轨迹和所述照明光同步。

优选的，所述电场控制模块控制所述电极产生所述电场且分别控制所述第二电场和第三电场的强度大小，以使所述带电粒子分别在所述第二矢量方向运动和所述第三矢量方向运动。

优选的，所述预定轨迹的任意一处还包括第一矢量方向，所述电场控制模块控制所述电极产生所述电场且控制所述第一电场的强度大小，以使所述带电粒子在所述第一矢量方向运动。

优选的，所述预定轨迹的任意一处还包括第一矢量方向，所述电场控制模块控制所述电极产生所述电场且控制所述第一电场的强度大小，以使所述带电粒子在所述第一矢量方向不发生运动。

优选的，所述第一电场包括多个第一子电场，所述电场控制模块控制所述电极产生所述电场且控制所述第一子电场的强度大小，以使所述带电粒子在所述第一矢量方向不发生运动。

优选的，若干所述带电粒子沿所述第一矢量方向排布，每个所述带电粒子置于一个不同的所述第一子电场中，且每个所述带电粒子至少匹配一个所述光源。

优选的，所述光源包括红光光源、绿光光源和蓝光光源。

优选的，所述红光光源、所述绿光光源和所述蓝光光源中的任意一个在1秒内出射至少60次照明光覆盖沿所述预定轨迹运动的所述带电粒子。

优选的，所述红光光源、所述绿光光源和所述蓝光光源按周期顺序交替出射照明光。

优选的，还包括光路控制单元，所述同步模块和/或所述驱动模块控制所述光路控制单元，以使所述光路控制单元引导所述光源出射的照明光覆盖沿所述预定轨迹运动的所述带电粒子。

相较于现有技术，本实用新型的立体显示系统，通过一个或多个带电粒子在第一矢量方向上形成N个像素点(或成像点)，在第二矢量反方向和第三矢量方向的平面上形成M个像素点(或成像点)，通过光源对运动中到达该像素点的带电粒子进行照射，使带电粒子在该像素点反射光源的照明光，通过不同像素点在不同时间点反射光源的照明光，使人眼能观察到立体图像。本实用新型是在立体面上成像，在多个角度均可观看，如观察实物一样，且光线自然，无左右眼视差，不易产生晕眩感。

附图说明

为了使本实用新型的内容更加清晰，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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，对本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图，其中：

图1为本实用新型实施例一的立体显示系统结构示意图；

图2为本实用新型实施例一带电粒子运动轨迹示意图；

图3为本实用新型实施例一第一电场的可替代实施方式示意图；

图4为本实用新型实施例一带电氯离子运动轨迹及电场分布示意图；

图5为本实用新型实施例一立体成像的原理示意图；

图6为本实用新型实施例一采用RGB光源的结构示意图；

图7为本实用新型实施例一光源通过光路控制单元进行控制的示意图；

图8为本实用新型实施例二的带电粒子运动轨迹及电场分布示意图。

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，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

本实施例提供了一种立体显示系统100，参图1-图3所示，所述立体显示系统100包括显示箱体1、用于产生电场的电极2、电场控制模块3、光源4、驱动模块5、同步模块6、以及多个带电粒子7。

在本实施例中，显示箱体1的腔体11为真空状态，显示箱体1 的形状并不限于本实施例提供的方形结构，还可以是圆柱形、球形、或椭球形等结构，或一些适用于特殊显示图像的异形结构。对应的，腔体11也并不受限于显示箱体1的外形，其腔体11的形状也可以是根据需求而采用的方形、球形、或椭球形等结构，或一些适用于显示特殊形状图像的异形结构。

在本实施例中，电极2所产生的电场包括存在于腔体11内的第一电场E1、第二电场E2和第三电场E3，所述第一电场E1、第二电场E2和第三电场E3相互正交。

电场控制模块3与所述电极2电性连接，具体的，本实施例中，电场控制模块3分别与第一电极21、第二电极22、第三电极23、第四电极24、第五电极25、以及第六电极26电性连接，以实现控制分别控制所述第一电场E1、所述第二电场E2和所述第三电场E3的强度大小。

多个带电粒子7置于所述腔体11内的所述电场中，所述带电粒子7在第一电场E1、所述第二电场E2和所述第三电场E3的电场力的作用下可沿预定轨迹S运动，在第二电场E2和第三电场E3的作用下，所述带电粒子7在预定轨迹S的任意一点处至少具有第二矢量方向Ex和第三矢量方向Ey，所述带电粒子7具有光反射率。

光源4出射的照明光覆盖沿所述预定轨迹运动的所述带电粒子7，带电粒子7通过反射光源4的照明光使人眼能看到其反射的光线。

驱动模块5驱动并控制所述光源4按预定时序出射照明光。

同步模块6根据所述预设规则控制电场控制模块3和所述驱动模块5，以使所述带电粒子7的运动轨迹S和所述照明光同步，使照明光能在预定的时间打在带电粒子7上，使带电粒子7在预定的运动轨迹S的位置反射照明光。

在本实施例中，如图1所示，显示箱体1的腔体11中带电粒子 7为多粒(本实施例以N粒为例进行说明)，在腔体11内在第一矢量方向上(与第一电场E1电场力方向相同)排布，第三电极23和第四电极24分别包括在第二电场E2的方向上设置于显示箱体1两相对侧面的多个与每个带电粒子7位置相对应的第三子电极231和第四子电极241，多个第三子电极231和多个第四子电极241形成了多个对应于每一个带电粒子7的多个第二子电场(图中未标记)。第五电极25 和第六电极26分别包括在第三电场E3的方向上设置于显示箱体1 两相对侧面的多个与每个带电粒子7位置相对应的第五子电极251和第六子电极261，多个第五电子电极251和第六子电极261形成了多个对应于每一个带电粒子7的多个第三子电场(图中未标记)。

在本实施例中，显示箱体1在第二电场E2和第三电场E3的电场力方向上所对应的表面为图像透过面，因此，本实施例中，形成第二电场E2的第三电极23和第四电极24、形成第三电场E3的第五电极25和第六电极26均为透明电极。

也就是说，N粒带电粒子7则对应N个第二子电场和N个第三子电场，并将腔体11分割成N层，在显示箱体1的第一矢量方向上形成N个空间层分布，形成N个像素点。

本实施例中，在第一电场E1的电场力方向上，通过控制每一带电粒子的质量，使其在第一电场E1的作用下，所有的带电粒子7均处于悬浮状态，也就是说在第一矢量方向上不发生运动。当然，作为本实施例的可替代实施方式，如图3所示，第一电场E1也可以设置成多个第一子电场E11，多个第一子电场E11分别对应于每一个带电粒子7，通过调节每一第一子电场E11的大小，使腔体11内的每一带电粒子7悬浮于腔体11内。

在本实施例中，如图2及图4所示，电场控制模块3控制第一子电场E11保持带电粒子7在第一矢量方向上悬浮，并保持第一子电场 E11不变，通过分别控制每一个第二子电场E21和每一个第三子电场 E31的大小改变，使得每一个带电粒子7在第二矢量方向和第三矢量方向上运动。

在本实施例中，如图4中所示，在第二子电场E21和第三子电场 E22驱动下，对应于该第二子电场E21和第三子电场E22位置的带电粒子7运动的预定轨迹可以为圆形轨迹。当然，带电粒子7运动的预定轨迹也并不限制于圆形轨迹，还可以是其它在第二矢量方向和第三矢量方向所处平面的平面图形轨迹，例如椭圆形、异形等。

如图2所示，假设光源4对其中一个的带电粒子7在空间上的坐标为(z1，x1，y1)开始打光，x坐标和y坐标与第二矢量方向和第三矢量方向构成的平面平行或重合，由此带电粒子7运动轨迹与时间的关系可通过函数(x，y)＝F(t，x0，y0)进行表达，通过求解(x1，y1,)对应的时间t1，在t1时间内控制光源4通过光路形成水平方向的光膜打出该位置的颜色光线，共打光M个点，每段位置每秒打光 60次以上，则形成水平方向全向分部的M个像素点，在空间上形成了N×M的像素阵列。

如图5所示，若第一矢量方向上N个带电粒子都按相同的圆形轨迹运行，则形成立体的圆柱体。配合每层M个像素点的显示，人眼可以看到一个圆柱体(例如花瓶)立体图像P。调整各层粒子运动轨迹可以显示各种立体图案，如立体人物等。

在本实施例中，如图3所示，每个带电粒子7可设置一个光源 41，分别单独对每个带电粒子7进行打光。

在本实施例中，如图6所示，作为进一步的改进，每个带电粒子 7可设置多个不同色的光源41，不同色的多个光源41按照预设的周期顺序打在带电粒子上。

如图6所示，基于上述的改进，为实现立体图像的彩色显示，光源4包括：红光光源、绿光光源和蓝光光源。通过预设的周期顺序打到带电粒子7上，例如，为实现画面60HZ的刷新率，则带电粒子7 在0.0167s内要完成一帧画面，在5.56ms内要完成一个的单色画面(例如R或G或B)，三个单色(R、G、B)画面组成一帧彩色画面，60 帧彩色画面组成1s的显示画面，所以以单个带电粒子为例，该带电粒子在该层的运动轨迹形成图像，该图像有M个带电粒子的成像点， M个成像点中的每个成像点在每1秒都接收RGB光线60次。即：例如在第一个5.56ms时，光源出色R光，带电粒子在第一个5.56ms 完成预定轨迹的运动并回到初始位置，此时在该第一个5.56ms内M 个成像点均接收到R光并发射；在第二个5.56ms时，光源出色G光，带电粒子在第二个5.56ms完成预定轨迹的运动并回到初始位置，此时在该第二个5.56ms内M个成像点均接收到G光并发射；在第三个 5.56ms时，光源出色B光，带电粒子在第三个5.56ms完成预定轨迹的运动并回到初始位置，此时在该第三个5.56ms内M个成像点均接收到B光并发射。相当于在第一个0.0167s内完成一帧彩色画面。在下一个0.0167s内又按每一个5.56ms依次完成RGB光的反射，依次类推，直到1s结束，带电粒子完成1s的60帧图像显示，实现了60Hz 的刷新率，每个成像点在每1s都反光60次以上。

本实施例中，如图3所示，若光源41或光源4为单色光，则显示的立体图像为单色的立体图像。

作为本实施例的进一步改进，如图7所示，通过设置一光路控制单元8对每一个光源4出射的照明光进行引导，使其覆盖沿预定轨迹运动的带电粒子7，光路控制单元8通过同步模块6和/或驱动模块5 进行控制，通过同步模块6和/或驱动模块5同步输出一个控制信号给光路控制单元8，使光路控制单元8与电场控制模块3以及光源4 实现同步控制。保证光源4射出的照明光可以准确的打在带电粒子7 上。本实施例中，光路孔单元8可以是阵镜，也可以是其它反射构件。

实施例二

与实施例一不同的是，如图8所示，在本实施例中，显示箱体1 的腔体11内只有一个带电粒子7，电场控制模块3控制第一电场E1、第二电场E2、以及第三电场E3进行变化，在第一电场E1、第二电场E2、以及第三电场E3的作用下，带电粒子7可在腔体11中按照螺旋状的预定轨迹进行运动，该预定轨迹上的每个点都具有第一矢量方向、第二矢量方向和第三矢量方向。带电粒子7的螺旋状预定轨迹使其在三维空间中预定轨迹的预设像素点构成一个圆柱面像素点阵列。基于实施例一的方式，控制光源4在预设的时间打在位于像素点上带电粒子7，可实现立体图像的显示。

当然，作为本实施例的可替代实施方式，带电粒子7的运动轨迹并不限于上述的螺旋运动轨迹，例如还可以是在立体空间中在第一方向按波形轨迹运动、在第二方向按圆形轨迹运动的运动轨迹，同样可以达到在三维空间上实现反射光源4出射的光而实现三维图像的显示。

作为本实施例的进一步改进，显示箱体1的腔体11内也可以具有多个带电粒子7，但与实施例一不同的是，本实施例中，每个带电粒子7的预定运动轨迹也可以是螺旋状的。

基于上述实施例一和实施例二可知，相较于现有技术，本实用新型的立体显示系统，通过一个或多个带电粒子在第一矢量方向上形成 N个像素点(或成像点)，在第二矢量反方向和第三矢量方向的平面上形成M个像素点(或成像点)，通过光源对运动中到达该像素点的带电粒子进行照射，使带电粒子在该像素点反射光源的照明光，通过不同像素点在不同时间点反射光源的照明光，使人眼能观察到立体图像。本实用新型是在立体面上成像，在多个角度均可观看，如观察实物一样，且光线自然，无左右眼视差，不易产生晕眩感。

以上实施例仅为清楚说明本实用新型所作的举例，并非对实施方式的限定；本实用新型的范围包括并不限于上述实施例，凡是按照本实用新型的形状、结构所作的等效变化均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种立体显示系统，其特征在于，包括：

腔体为真空的显示箱体；

用于产生电场的电极，所述电场包括至少存在于所述腔体内的第一电场、第二电场和第三电场，所述第一电场、所述第二电场和所述第三电场相互正交；

电场控制模块，所述电场控制模块与所述电极电性连接，所述电场控制模块控制所述电极产生所述电场且分别控制所述第一电场、所述第二电场和所述第三电场的强度大小；

至少一个带电粒子，所述带电粒子置于所述腔体内的所述电场中，所述带电粒子在电场力的作用下沿预定轨迹运动，所述预定轨迹的任意一处至少具有第二矢量方向和第三矢量方向，所述带电粒子具有光反射率；

光源，所述光源出射的照明光覆盖沿所述预定轨迹运动的所述带电粒子；

驱动模块，所述驱动模块驱动并控制所述光源按预定时序出射照明光；

同步模块，所述同步模块根据预设规则控制电场控制模块和所述驱动模块，以使所述带电粒子的运动轨迹和所述照明光同步。

2.根据权利要求1所述的立体显示系统，其特征在于，所述电场控制模块控制所述电极产生所述电场且分别控制所述第二电场和第三电场的强度大小，以使所述带电粒子分别在所述第二矢量方向运动和所述第三矢量方向运动。

3.根据权利要求2所述的立体显示系统，其特征在于，所述预定轨迹的任意一处还包括第一矢量方向，所述电场控制模块控制所述电极产生所述电场且控制所述第一电场的强度大小，以使所述带电粒子在所述第一矢量方向运动。

4.根据权利要求2所述的立体显示系统，其特征在于，所述预定轨迹的任意一处还包括第一矢量方向，所述电场控制模块控制所述电极产生所述电场且控制所述第一电场的强度大小，以使所述带电粒子在所述第一矢量方向不发生运动。

5.根据权利要求4所述的立体显示系统，其特征在于，所述第一电场包括多个第一子电场，所述电场控制模块控制所述电极产生所述电场且控制所述第一子电场的强度大小，以使所述带电粒子在所述第一矢量方向不发生运动。

6.根据权利要求5所述的立体显示系统，其特征在于，若干所述带电粒子沿所述第一矢量方向排布，每个所述带电粒子置于一个不同的所述第一子电场中，且每个所述带电粒子至少匹配一个所述光源。

7.根据权利要求1所述的立体显示系统，其特征在于，所述光源包括红光光源、绿光光源和蓝光光源。

8.根据权利要求7所述的立体显示系统，其特征在于，所述红光光源、所述绿光光源和所述蓝光光源中的任意一个在1秒内出射至少60次照明光覆盖沿所述预定轨迹运动的所述带电粒子。

9.根据权利要求8所述的立体显示系统，其特征在于，所述红光光源、所述绿光光源和所述蓝光光源按周期顺序交替出射照明光。

10.根据权利要求1所述的立体显示系统，其特征在于，还包括光路控制单元，所述同步模块和/或所述驱动模块控制所述光路控制单元，以使所述光路控制单元引导所述光源出射的照明光覆盖沿所述预定轨迹运动的所述带电粒子。

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