基于單投影機(jī)和反射式散射屏幕的周視三維顯示裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于單投影機(jī)和反射式散射屏幕的周視三維顯示裝置，屬于三維顯示領(lǐng)域。包括：反射散射屏幕與投影裝置；投影裝置投影到反射散射屏幕；所述的反射式散射屏幕的工作表面是在基底表面上形成微結(jié)構(gòu)陣列，陣列單元由兩個(gè)互成直角的反射表面構(gòu)成，水平平面剖面為直角反射面，且陣列單元的特征尺寸小于投影裝置的一個(gè)像素，反射式散射屏幕保證投影裝置的出瞳形成一個(gè)條狀出瞳；本發(fā)明利用了反射散射屏幕的旋轉(zhuǎn)和高速投影圖像高速刷新，使得人的左右眼的圖像來(lái)自不同的圖像源形成的帶狀的觀察區(qū)域中，這樣使得左右眼分別看到不同的圖像，可以通過(guò)人腦合成出三維圖像。
【專利說(shuō)明】基于單投影機(jī)和反射式散射屏幕的周視三維顯示裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于單投影機(jī)和反射式散射屏幕的周視三維顯示裝置，屬于三維顯示領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]三維顯示裝置是近些年來(lái)顯示領(lǐng)域中的熱門產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用在娛樂(lè)、科學(xué)研究、醫(yī)療、軍事、教育等諸多領(lǐng)域，由于基于視差原理的裸眼三維顯示技術(shù)具有觀察方便、自然等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在是商用的三維顯示的主要技術(shù)?，F(xiàn)在廣泛應(yīng)用的基于視差原理的裸眼三維顯示設(shè)備大多是平面屏的三維顯示。由于視差圖數(shù)目較少以及平面屏自身的形狀所限，觀察范圍有限。而目前的周視的三維顯示設(shè)備大多系統(tǒng)復(fù)雜，而且往往顯示系統(tǒng)和顯示的三維物體之間有遮擋和背景的關(guān)系，就是說(shuō)，觀察者在看到三維物體的同時(shí)可以看到顯示系統(tǒng)影響三維立體顯示的真實(shí)感。本發(fā)明利用高速投影機(jī)和旋轉(zhuǎn)的反射式散射屏幕提供的一種周視裸眼的三維顯示裝置。這種三維顯示裝置可靠性高，所顯示的三維物體可以讓用戶進(jìn)行周視裸眼觀看，顯示的三維物體可以懸浮在系統(tǒng)上，沒(méi)有顯示系統(tǒng)的遮擋，可進(jìn)行觸摸交互，真實(shí)感強(qiáng)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有設(shè)備系統(tǒng)復(fù)雜、系統(tǒng)與物體之間有遮擋和背景的問(wèn)題，提供基于單投影機(jī)和反射式散射屏幕的周視三維顯示裝置。
[0004]本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0005]基于單投影機(jī)和反射式散射屏幕的周視裸眼三維顯示裝置，包括:反射散射屏幕與投影裝置；
[0006]連接關(guān)系:投影裝置投影到反射散射屏幕；所述的反射式散射屏幕的工作表面是在基底表面上形成微結(jié)構(gòu)陣列，陣列單元由兩個(gè)互成直角的反射表面構(gòu)成，水平平面剖面為直角反射面，且陣列單元的特征尺寸小于投影裝置的一個(gè)像素，反射式散射屏幕保證投影裝置的出瞳形成一個(gè)條狀出瞳；
[0007]所述投影裝置為高速投影裝置；高速投影機(jī)是指投影機(jī)的圖像刷新速率遠(yuǎn)超過(guò)人眼視覺(jué)暫留頻率的投影機(jī)，特殊的指的圖像刷新速率超過(guò)120Hz ；
[0008]工作過(guò)程:反射散射屏幕在水平和豎直方向呈現(xiàn)出不同的散射特性，將高速投影裝置的出瞳形成一個(gè)條狀出瞳，在裝置工作時(shí)候，反射散射屏幕進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)。所述的投影裝置在三維物體進(jìn)行顯示的時(shí)候，可以隨著反射散射屏幕一同進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，也可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)的反射鏡組的反射等效于高速投影機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)。同時(shí)，高速投影裝置隨著反射散射屏幕的旋轉(zhuǎn)，針對(duì)移動(dòng)的條狀出瞳的位置進(jìn)行圖像的渲染，高速投影機(jī)進(jìn)行高速的圖像刷新。
[0009]裝置包括以下四種:
[0010]壹、基于單投影機(jī)和反射式散射屏幕的周視三維顯示裝置，包括:投影裝置，固定反射鏡，第一個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡，第二個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡，旋轉(zhuǎn)支撐架，反射散射屏幕，反射散射屏幕支撐架；
[0011]連接關(guān)系:將多個(gè)屏幕組成碗狀結(jié)構(gòu)，碗口通過(guò)反射散射屏幕支撐架固定；僅留下一個(gè)屏幕是反射散射屏幕；反射散射屏幕的表面有微結(jié)構(gòu)陣列，在水平方向上能將投射到其表面的光線回返射，在其他方向?qū)⑼渡涞狡浔砻娴墓饩€進(jìn)行散射，將高速投影裝置的出瞳形成一個(gè)條狀出瞳；碗底與旋轉(zhuǎn)支撐架固連；旋轉(zhuǎn)支撐架的另一端與第一個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡固連；第一個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡與第二個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡固連；投影裝置投射出的圖像，經(jīng)過(guò)固定反射鏡、第一個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡以及第二個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡的三次反射投影到反射散射屏幕上；
[0012]貳、基于單投影機(jī)和反射式散射屏幕的周視三維顯示裝置，包括:投影裝置，旋轉(zhuǎn)支撐架，反射散射屏幕，反射散射屏幕支撐架；
[0013]連接關(guān)系:將多個(gè)屏幕組成碗狀結(jié)構(gòu)，碗口通過(guò)反射散射屏幕支撐架固定；僅留下一個(gè)屏幕是反射散射屏幕；反射散射屏幕的表面有微結(jié)構(gòu)陣列，在水平方向上能將投射到其表面的光線回返射，在其他方向?qū)⑼渡涞狡浔砻娴墓饩€進(jìn)行散射，將高速投影裝置的出瞳形成一個(gè)條狀出瞳；碗底與旋轉(zhuǎn)支撐架固連；投影裝置正對(duì)反射散射屏幕安裝，投影裝置投射出的圖像直接投影到反射散射屏幕上；
[0014]叁、基于單投影機(jī)和反射式散射屏幕的周視三維顯示裝置，包括:投影裝置，固定反射鏡，第一個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡，第二個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡，旋轉(zhuǎn)支撐架，反射散射屏幕；
[0015]連接關(guān)系:將一塊反射散射屏幕豎直放置并且與旋轉(zhuǎn)支撐架固連；反射散射屏幕的表面有微結(jié)構(gòu)陣列，在水平方向上能將投射到其表面的光線回返射，在其他方向?qū)⑼渡涞狡浔砻娴墓饩€進(jìn)行散射，將高速投影裝置的出瞳形成一個(gè)條狀出瞳；旋轉(zhuǎn)支撐架的另一端與第一個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡固連；第一個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡與第二個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡固連；投影裝置正對(duì)反射散射屏幕安裝，投影裝置投射出的圖像，經(jīng)過(guò)固定反射鏡、第一個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡以及第二個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡的三次反射投影到反射散射屏幕上。
[0016]肆、基于單投影機(jī)和反射式散射屏幕的周視三維顯示裝置，包括:投影裝置，旋轉(zhuǎn)支撐架，反射散射屏幕；
[0017]連接關(guān)系:將一塊反射散射屏幕豎直放置并且與旋轉(zhuǎn)支撐架固連；反射散射屏幕的表面有微結(jié)構(gòu)陣列，在水平方向上能將投射到其表面的光線回返射，在其他方向?qū)⑼渡涞狡浔砻娴墓饩€進(jìn)行散射，將高速投影裝置的出瞳形成一個(gè)條狀出瞳；投影裝置正對(duì)反射散射屏幕安裝，投影裝置投射出的圖像直接投影到反射散射屏幕上；
[0018]有益效果
[0019]1、本發(fā)明的基于單投影機(jī)和反射式散射屏幕的周視三維顯示裝置，利用了反射散射屏幕的旋轉(zhuǎn)和高速投影圖像高速刷新，使得人的左右眼的圖像來(lái)自不同的圖像源形成的帶狀的觀察區(qū)域中，這樣使得左右眼分別看到不同的圖像，可以通過(guò)人腦合成出三維圖像。
[0020]2、反射式散射屏幕表面有且只有一層特殊設(shè)計(jì)的反射微結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)反射式散射屏幕可以實(shí)現(xiàn)豎直和水平方向上不同的散射特性，使得大尺寸輕型的屏幕的實(shí)現(xiàn)成為可能，另外，使用反射結(jié)構(gòu)，光能利用率較高。
[0021]3、本發(fā)明的基于單投影機(jī)和反射式散射屏幕的周視三維顯示裝置，可靠性高，所顯示的三維物體可以讓用戶進(jìn)行周視裸眼觀看，顯示的三維物體可以懸浮在系統(tǒng)上，沒(méi)有顯示系統(tǒng)的遮擋，可進(jìn)行觸摸交互，真實(shí)感強(qiáng)?！緦＠綀D】
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為實(shí)施例一基于單投影機(jī)和反射式散射屏幕的周視三維顯示裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0023]圖2是反射散射屏幕的表面微結(jié)構(gòu)構(gòu)成的一種實(shí)施例示意圖；
[0024]圖3是微結(jié)構(gòu)單元兩個(gè)凹柱面反射面組合示意圖；
[0025]圖4是微結(jié)構(gòu)單元一個(gè)凹柱面反射面和一個(gè)凸柱面反射面組合示意圖；
[0026]圖5是微結(jié)構(gòu)單元兩個(gè)凸柱面反射面組合示意圖；
[0027]圖6是微結(jié)構(gòu)單元一個(gè)凹柱面反射面和一個(gè)平面反射面組合示意圖；
[0028]圖7是微結(jié)構(gòu)單元一個(gè)凸柱面反射面和一個(gè)平面反射面組合示意圖；
[0029]圖8是反射散射屏幕的表面微結(jié)構(gòu)構(gòu)成的一種實(shí)施例示意圖；
[0030]圖9是圖8所示的實(shí)施例的一種微結(jié)構(gòu)單元示意圖；
[0031]圖10是圖8所示的實(shí)施例的一種微結(jié)構(gòu)單元示意圖；
[0032]圖11是一種實(shí)施例微結(jié)構(gòu)單位構(gòu)成的反射散射屏幕表面光線反射示意圖；
[0033]圖12是一種實(shí)施例微結(jié)構(gòu)單位構(gòu)成的反射散射屏幕表面光線反射示意圖；
[0034]圖13是反射散射屏幕表面水平剖面的光線反射示意圖；
[0035]圖14為實(shí)施例二基于單投影機(jī)和反射式散射屏幕的周視三維顯示裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0036]圖15為實(shí)施例三基于單投影機(jī)和反射式散射屏幕的周視三維顯示裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0037]圖16為實(shí)施例四基于單投影機(jī)和反射式散射屏幕的周視三維顯示裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0038]其中，I一投影裝置，2一固定反射鏡，3一第一個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡，4一第二個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡，5—旋轉(zhuǎn)支撐架，6—反射散射屏幕，7—反射散射屏幕支撐架；
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0040]實(shí)施例1
[0041]如圖1示，基于單投影機(jī)和反射式散射屏幕的周視三維顯示裝置，包括:投影裝置
I，固定反射鏡2，第一個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡3，第二個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡4，旋轉(zhuǎn)支撐架5，反射散射屏幕6，反射散射屏幕支撐架7 ；
[0042]連接關(guān)系:將多個(gè)屏幕組成碗狀結(jié)構(gòu)，碗口通過(guò)反射散射屏幕支撐架7固定；僅留下一個(gè)屏幕是反射散射屏幕6 ;反射散射屏幕的表面有微結(jié)構(gòu)陣列，在水平方向上能將投射到其表面的光線回返射，在其他方向?qū)⑼渡涞狡浔砻娴墓饩€進(jìn)行散射，將高速投影裝置的出瞳形成一個(gè)條狀出瞳；碗底與旋轉(zhuǎn)支撐架5固連；旋轉(zhuǎn)支撐架5的另一端與第一個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡3固連；第一個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡3與第二個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡4固連；投影裝置I投射出的圖像，經(jīng)過(guò)固定反射鏡2、第一個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡3以及第二個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡4的三次反射投影到反射散射屏幕6上；
[0043]工作過(guò)程:在裝置工作的時(shí)候，旋轉(zhuǎn)支撐架5由電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，通過(guò)傳動(dòng)裝置使得第二個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡4也隨著反射散射屏幕6繞中軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。反射散射屏幕6在裝置工作時(shí)候繞旋轉(zhuǎn)支撐架5的中軸進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)；投影裝置出射光線投射到反射散射屏幕6在水平方向上和其他方向上形成有不同的散射特性，在空間中形成條狀出瞳；該條狀出瞳繞旋轉(zhuǎn)支撐架5的中軸進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的速度大于人眼的刷新頻率，從而形成了一個(gè)周視的可見(jiàn)區(qū)域。由于固定反射鏡2，第一個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡3和第二個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡4的存在，裝置等效于高速投影裝置I隨著反射散射屏幕6的旋轉(zhuǎn)，針對(duì)移動(dòng)的條狀出瞳的位置進(jìn)行圖像的渲染，高速投影裝置I進(jìn)行高速的圖像刷新。人的左右眼的處在不同的帶狀出瞳區(qū)域中，可以觀察到高速投影裝置I投影到反射散射屏幕6上反射到人眼的不同圖像，當(dāng)旋轉(zhuǎn)的速度和高速投影裝置的圖像刷新速率超過(guò)人眼視覺(jué)暫留的頻率，就可以使得左右眼分別看到不同的圖像，可以通過(guò)人腦合成出三維圖像。本實(shí)施案例中的顯示裝置可靠性高，所顯示的三維物體可以讓用戶進(jìn)行周視裸眼觀看，另外，由于反射散射屏幕6傾斜于旋轉(zhuǎn)軸，所顯示的三維物體可以懸浮在系統(tǒng)上，沒(méi)有顯示系統(tǒng)的遮擋，可進(jìn)行觸摸交互，真實(shí)感強(qiáng)。
[0044]反射式散射屏幕的工作原理
[0045]反射散射屏幕的表面結(jié)構(gòu)可以有多種結(jié)構(gòu)形式如圖2和圖8所示，如圖2所示，組成反射式散射屏幕表面微結(jié)構(gòu)陣列的微結(jié)構(gòu)單元可以都是同樣的結(jié)構(gòu)形式，即是說(shuō)兩個(gè)互成直角的反射表面構(gòu)成，構(gòu)成的形式也可以是多種多樣的，可以是如圖3所示，兩個(gè)反射表面均為凹柱面反射面，可以如圖4所示，兩個(gè)反射表面一個(gè)是凹柱面反射面，另一個(gè)是凸柱面反射面，可以如圖5所示，兩個(gè)反射表面均為凸柱面反射面，可以是如圖6所示，兩個(gè)反射表面一個(gè)是平面反射面，另一個(gè)是凸柱面反射面，可以是如圖7所示，兩個(gè)反射表面一個(gè)是平面反射面，另一個(gè)是凹柱面反射面。反射散射屏幕的表面結(jié)構(gòu)如圖8所示，組成反射式散射屏幕表面微結(jié)構(gòu)陣列的微結(jié)構(gòu)單元可以都是不樣的結(jié)構(gòu)形式，雖然微結(jié)構(gòu)單元仍然是由兩個(gè)互成直角的反射表面構(gòu)成，然而，可以是圖3-7中的任意一種形式，如圖8所示，組成反射式散射屏幕表面微結(jié)構(gòu)陣列的微結(jié)構(gòu)單元是由圖9所示的凹凸柱面反射面和圖10所示的凹凸柱面反射面兩中表面交替排列形成的。微結(jié)構(gòu)單元的特征尺寸需要小于投影機(jī)一個(gè)像素單元的尺寸，光線在反射散射表面發(fā)生的反射光路示意圖如圖11-13所示，在【具體實(shí)施方式】中，只給出兩個(gè)反射表面一個(gè)是平面反射面，另一個(gè)是凹柱面反射面和兩個(gè)反射表面一個(gè)是平面反射面，另一個(gè)是凸柱面反射面的這兩種形式，但是本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理以及實(shí)施方式進(jìn)行闡述，這樣闡述只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想，在具體實(shí)施過(guò)程中，進(jìn)行合適的面型控制也可以達(dá)到相應(yīng)的光線反射的效果。如圖11所示，豎直方向上的一束平行光入射到反射屏上，經(jīng)過(guò)平面反射鏡的反射，由于兩個(gè)反射表面互成直角，該束光線會(huì)在凸面反射面上進(jìn)行反射，會(huì)在凸柱面反射面的作用在豎直方向上進(jìn)行發(fā)散；如圖12所示，和圖13類似，豎直方向上的一束平行光入射到反射屏上，經(jīng)過(guò)平面反射鏡的反射，由于兩個(gè)反射表面互成直角，該束光線會(huì)在凹柱面反射面上進(jìn)行反射，會(huì)在凹柱面反射面的作用下在豎直方向上迅速匯聚后迅速進(jìn)行發(fā)散。在微結(jié)構(gòu)單元的水平面上，如圖13所示，由于兩個(gè)反射表面互成直角，所以在水平面上，光束會(huì)有回反射的效果，水平平面上各個(gè)方向上的光束都會(huì)沿著原路返回。
[0046]由于上述表面微結(jié)構(gòu)陣列的作用，反射散射屏幕在水平面方向和豎直方向上產(chǎn)生了兩種不同的散射特性，水平面方向上，反射散射屏幕具有回返射的特性，豎直方向上反射散射屏幕具有發(fā)散的特性，發(fā)散角度的大小由構(gòu)成微結(jié)構(gòu)單元的兩個(gè)表面的曲率決定，反射散射屏幕可以將投影機(jī)的出瞳形成一個(gè)豎直方向上發(fā)散，水平方向上壓縮的一個(gè)帶狀光瞳，另外，還有基底表面的作用，可以調(diào)整帶狀出瞳的具體空間位置。
[0047]實(shí)施例2
[0048]如圖14所示，基于單投影機(jī)和反射式散射屏幕的周視三維顯示裝置，包括:投影裝置I，旋轉(zhuǎn)支撐架5，反射散射屏幕6，反射散射屏幕支撐架7 ；
[0049]連接關(guān)系:將多個(gè)屏幕組成碗狀結(jié)構(gòu)，碗口通過(guò)反射散射屏幕支撐架7固定；僅留下一個(gè)屏幕是反射散射屏幕6 ;反射散射屏幕的表面有微結(jié)構(gòu)陣列，在水平方向上能將投射到其表面的光線回返射，在其他方向?qū)⑼渡涞狡浔砻娴墓饩€進(jìn)行散射，將高速投影裝置的出瞳形成一個(gè)條狀出瞳；碗底與旋轉(zhuǎn)支撐架5固連；投影裝置I正對(duì)反射散射屏幕安裝，投影裝置I投射出的圖像直接投影到反射散射屏幕6上；
[0050]工作過(guò)程:在裝置工作的時(shí)候，旋轉(zhuǎn)支撐架5由電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，通過(guò)傳動(dòng)裝置使得高速的投影裝置I也繞中軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。反射散射屏幕6在裝置工作時(shí)候繞旋轉(zhuǎn)支撐架5的中軸進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，投影裝置出射光線投射到反射散射屏幕6在水平方向上和其他方向上形成有不同的散射特性，在空間中形成條狀出瞳；該條狀出瞳繞旋轉(zhuǎn)支撐架5的中軸進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的速度大于人眼的刷新頻率，從而形成了一個(gè)周視的可見(jiàn)區(qū)域。高速投影裝置I隨著反射散射屏幕6的旋轉(zhuǎn)，針對(duì)移動(dòng)的條狀出瞳的位置進(jìn)行圖像的渲染，高速投影裝置I進(jìn)行高速的圖像刷新。人的左右眼的處在不同的帶狀出瞳區(qū)域中，可以觀察到高速投影裝置I投影到反射散射屏幕6反射到人眼的不同圖像，當(dāng)旋轉(zhuǎn)的速度和高速投影裝置的圖像刷新速率超過(guò)人眼視覺(jué)暫留的頻率，就可以使得左右眼分別看到不同的圖像，可以通過(guò)人腦合成出三維圖像。本實(shí)施案例中的顯示裝置可靠性高，所顯示的三維物體可以讓用戶進(jìn)行周視裸眼觀看，另外，由于反射散射屏幕6傾斜于旋轉(zhuǎn)軸，所顯示的三維物體可以懸浮在系統(tǒng)上，沒(méi)有顯示系統(tǒng)的遮擋，可進(jìn)行觸摸交互，真實(shí)感強(qiáng)。
[0051]實(shí)施例3
[0052]如圖15所示，基于單投影機(jī)和反射式散射屏幕的周視三維顯示裝置，包括:投影裝置I，固定反射鏡2，第一個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡3，第二個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡4，旋轉(zhuǎn)支撐架5，反射散射屏眷6 ；
[0053]連接關(guān)系:將一塊反射散射屏幕6豎直放置并且與旋轉(zhuǎn)支撐架5固連；反射散射屏幕的表面有微結(jié)構(gòu)陣列，在水平方向上能將投射到其表面的光線回返射，在其他方向?qū)⑼渡涞狡浔砻娴墓饩€進(jìn)行散射，將高速投影裝置的出瞳形成一個(gè)條狀出瞳；旋轉(zhuǎn)支撐架5的另一端與第一個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡3固連；第一個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡3與第二個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡4固連；投影裝置I正對(duì)反射散射屏幕，投影裝置I投射出的圖像，經(jīng)過(guò)固定反射鏡2、第一個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡3以及第二個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡4的三次反射投影到反射散射屏幕6上。
[0054]工作過(guò)程:在裝置工作的時(shí)候，旋轉(zhuǎn)支撐架5由電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，通過(guò)傳動(dòng)裝置使得第二個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡4也隨著反射散射屏幕6繞中軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。反射散射屏幕6在裝置工作時(shí)候繞旋轉(zhuǎn)支撐架5的中軸進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，投影裝置出射光線投射到反射散射屏幕6在水平方向上和其他方向上形成有不同的散射特性，在空間中形成條狀出瞳；該條狀出瞳繞旋轉(zhuǎn)支撐架5的中軸進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的速度大于人眼的刷新頻率，從而形成了一個(gè)周視的可見(jiàn)區(qū)域。由于固定反射鏡2，第一個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡3和第二個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡4的存在，裝置等效于高速投影裝置I隨著反射散射屏幕6的旋轉(zhuǎn)，針對(duì)移動(dòng)的條狀出瞳的位置進(jìn)行圖像的渲染，高速投影裝置I進(jìn)行高速的圖像刷新。人的左右眼的處在不同的帶狀出瞳區(qū)域中，可以觀察到高速投影裝置I投影到反射散射屏幕6的不同圖像，當(dāng)旋轉(zhuǎn)的速度和高速投影裝置的圖像刷新速率超過(guò)人眼視覺(jué)暫留的頻率，就可以使得左右眼分別看到不同的圖像，可以通過(guò)人腦合成出三維圖像。本實(shí)施案例中的顯示裝置可靠性高，所顯示的三維物體可以讓用戶進(jìn)行周視裸眼觀看。
[0055]實(shí)施例4
[0056]如圖16所示，基于單投影機(jī)和反射式散射屏幕的周視三維顯示裝置，包括:投影裝置I，旋轉(zhuǎn)支撐架5，反射散射屏幕6 ;
[0057]連接關(guān)系:將一塊反射散射屏幕6豎直放置并且與旋轉(zhuǎn)支撐架5固連；反射散射屏幕的表面有微結(jié)構(gòu)陣列，在水平方向上能將投射到其表面的光線回返射，在其他方向?qū)⑼渡涞狡浔砻娴墓饩€進(jìn)行散射，將高速投影裝置的出瞳形成一個(gè)條狀出瞳；投影裝置I正對(duì)反射散射屏幕安裝，投影裝置I投射出的圖像直接投影到反射散射屏幕6上；
[0058]工作過(guò)程:在裝置工作的時(shí)候，旋轉(zhuǎn)支撐架5由電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，通過(guò)傳動(dòng)裝置使得高速的投影裝置I也繞中軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。反射散射屏幕6在裝置工作時(shí)候繞旋轉(zhuǎn)支撐架5的中軸進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，投影裝置出射光線投射到反射散射屏幕6在水平方向上和其他方向上形成有不同的散射特性，在空間中形成條狀出瞳；該條狀出瞳繞旋轉(zhuǎn)支撐架5的中軸進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的速度大于人眼的刷新頻率，從而形成了一個(gè)周視的可見(jiàn)區(qū)域。高速投影裝置I隨著反射散射屏幕6的旋轉(zhuǎn)，針對(duì)移動(dòng)的條狀出瞳的位置進(jìn)行圖像的渲染，高速投影裝置I進(jìn)行高速的圖像刷新。人的左右眼的處在不同的帶狀出瞳區(qū)域中，可以觀察到高速投影裝置I投影到反射散射屏幕6的不同圖像，當(dāng)旋轉(zhuǎn)的速度和高速投影裝置的圖像刷新速率超過(guò)人眼視覺(jué)暫留的頻率，就可以使得左右眼分別看到不同的圖像，可以通過(guò)人腦合成出三維圖像。本實(shí)施案例中的顯示裝置可靠性高，所顯示的三維物體可以讓用戶進(jìn)行周視裸眼觀看。
[0059]以上對(duì)于本發(fā)明所提供的基于單投影機(jī)和反射式散射屏幕的周視三維顯示裝置進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理以及實(shí)施方式進(jìn)行闡述，以上實(shí)施案例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.基于單投影機(jī)和反射式散射屏幕的周視裸眼三維顯示裝置，其特征在于:包括:反射散射屏幕與投影裝置；投影裝置投影到反射散射屏幕； 所述的反射式散射屏幕的工作表面是在基底表面上形成微結(jié)構(gòu)陣列，陣列單元由兩個(gè)互成直角的反射表面構(gòu)成，水平平面剖面為直角反射面，且陣列單元的特征尺寸小于投影裝置的一個(gè)像素，反射式散射屏幕保證投影裝置的出瞳形成一個(gè)條狀出瞳。
2.如權(quán)利要求1所述的基于單投影機(jī)和反射式散射屏幕的周視裸眼三維顯示裝置，其特征在于:所述投影裝置為高速投影裝置。
3.如權(quán)利要求1所述的基于單投影機(jī)和反射式散射屏幕的周視裸眼三維顯示裝置，其特征在于:所述裝置包括:投影裝置(1)，固定反射鏡(2)，第一個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡(3)，第二個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡(4 )，旋轉(zhuǎn)支撐架(5 )，反射散射屏幕(6 )，反射散射屏幕支撐架(7 ); 連接關(guān)系:將多個(gè)屏幕組成碗狀結(jié)構(gòu)，碗口通過(guò)反射散射屏幕支撐架(7)固定；僅留下一個(gè)屏幕是反射散射屏幕(6);反射散射屏幕的表面有微結(jié)構(gòu)陣列，在水平方向上能將投射到其表面的光線回返射，在其他方向?qū)⑼渡涞狡浔砻娴墓饩€進(jìn)行散射，將高速投影裝置的出瞳形成一個(gè)條狀出瞳；碗底與旋轉(zhuǎn)支撐架(5)固連；旋轉(zhuǎn)支撐架(5)的另一端與第一個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡(3)固連；第一個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡(3)與第二個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡(4)固連；投影裝置(I)投射出的圖像，經(jīng)過(guò)固定反射鏡(2)、第一個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡(3)以及第二個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡(4)的三次反射投影到反射散射屏幕(6)上。
4.如權(quán)利要求1所述的基于單投影機(jī)和反射式散射屏幕的周視裸眼三維顯示裝置，其特征在于:所述裝置包括:投影裝置(1)，旋轉(zhuǎn)支撐架(5)，反射散射屏幕(6)，反射散射屏幕支撐架(7)； 連接關(guān)系:將多個(gè)屏幕組成碗狀結(jié)構(gòu)，碗口通過(guò)反射散射屏幕支撐架(7)固定；僅留下一個(gè)屏幕是反射散射屏幕(6);反射散射屏幕的表面有微結(jié)構(gòu)陣列，在水平方向上能將投射到其表面的光線回返射，在其他方向?qū)⑼渡涞狡浔砻娴墓饩€進(jìn)行散射，將高速投影裝置的出瞳形成一個(gè)條狀出瞳；碗底與旋轉(zhuǎn)支撐架(5)固連；投影裝置(I)正對(duì)反射散射屏幕安裝，投影裝置(I)投射出的圖像直接投影到反射散射屏幕(6 )上。
5.如權(quán)利要求1所述的基于單投影機(jī)和反射式散射屏幕的周視裸眼三維顯示裝置，其特征在于:所述裝置包括:投影裝置(I )，固定反射鏡(2)，第一個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡(3)，第二個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡(4)，旋轉(zhuǎn)支撐架(5)，反射散射屏幕(6)； 連接關(guān)系:將一塊反射散射屏幕(6)豎直放置并且與旋轉(zhuǎn)支撐架(5)固連；反射散射屏幕的表面有微結(jié)構(gòu)陣列，在水平方向上能將投射到其表面的光線回返射，在其他方向?qū)⑼渡涞狡浔砻娴墓饩€進(jìn)行散射，將高速投影裝置的出瞳形成一個(gè)條狀出瞳；旋轉(zhuǎn)支撐架(5)的另一端與第一個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡(3)固連；第一個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡(3)與第二個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡(4)固連；投影裝置(I)正對(duì)反射散射屏幕安裝，投影裝置(I)投射出的圖像，經(jīng)過(guò)固定反射鏡(2)、第一個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡(3)以及第二個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡(4)的三次反射投影到反射散射屏幕(6)上。
6.如權(quán)利要求1所述的基于單投影機(jī)和反射式散射屏幕的周視裸眼三維顯示裝置，其特征在于:所述裝置包括:投影裝置(I)，旋轉(zhuǎn)支撐架(5 )，反射散射屏幕(6 ); 連接關(guān)系:將一塊反射散射屏幕(6)豎直放置并且與旋轉(zhuǎn)支撐架(5)固連；反射散射屏幕的表面有微結(jié)構(gòu)陣列，在水平方向上能將投射到其表面的光線回返射，在其他方向?qū)⑼渡涞狡浔砻娴墓饩€進(jìn)行散射，將高速投影裝置的出瞳形成一個(gè)條狀出瞳；投影裝置(I)正對(duì)反射散射屏幕安裝，投影`裝置(I)投射出的圖像直接投影到反射散射屏幕(6 )上。
【文檔編號(hào)】G03B35/18GK103631080SQ201310683088
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】王涌天, 宋維濤, 朱秋東, 劉越 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)