專(zhuān)利名稱：陰極射線管式投影真三維立體顯示系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信息顯示技術(shù)領(lǐng)域，更具體地稅，本發(fā)明涉及一種基于反射方法的真三維(3D)立體顯示系統(tǒng)。3D立體顯示顯示系統(tǒng)主要包括兩臺(tái)與地面平行設(shè)置的投影機(jī)和一個(gè)曲面反射屏。
二、技術(shù)背景信息顯示是當(dāng)今電子信息時(shí)代發(fā)展的重要技術(shù)之一。目前信息顯示基本上仍然都是二維(2D)平面顯示，3D立體顯示還處于研究開(kāi)發(fā)之中，是信息顯示領(lǐng)域研究的熱門(mén)課題。所謂3D立體顯示是指能顯示圖象深度(即第三維)效果的顯示，就象我們看真實(shí)世界一樣，是立體的。3D立體顯示又分為佩戴眼鏡的3D立體顯示和不戴眼鏡的真3D立體顯示兩大類(lèi)，其中不戴眼鏡的真3D顯示也叫自動(dòng)顯示。前者除了因戴眼鏡使觀看者不方便外，還會(huì)導(dǎo)致人體產(chǎn)生疲勞和頭暈，不便人們長(zhǎng)期觀看，更不利于一些人群，如小孩觀看。后者不會(huì)造成觀眾的視疲勞，是3D立體顯示的發(fā)展方向，也是當(dāng)今3D立體顯示研究的前沿。目前不戴眼鏡的真3D顯示沿著三個(gè)方向發(fā)展，即電子全息術(shù)、方向多路顯示和體塊顯示三個(gè)方向發(fā)展。
真3D立體顯示有著廣泛的用途，已成為軍事戰(zhàn)略和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要前沿高科技技術(shù)。有人曾預(yù)言，高清晰度電視(HDTV)后的另一個(gè)高潮應(yīng)是高清晰度立體電視及虛擬現(xiàn)實(shí)，也有可能兩者同步進(jìn)行。對(duì)于高清晰度立體電視，有人曾這樣打比方，如果說(shuō)黑白電視是第一代產(chǎn)品，彩色電視是第二代產(chǎn)品，立體電視就是第三代產(chǎn)品。3D立體顯示技術(shù)具有劃時(shí)代的意義，有人稱之為“21世紀(jì)最偉大的技術(shù)革命之一”。因此，世界各國(guó)都投入大量的人力、物力和財(cái)力加強(qiáng)該技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)，以求取得該技術(shù)的制高點(diǎn)。
在2002年國(guó)際信息顯示協(xié)會(huì)年會(huì)(SID’02)上，日立公司發(fā)表了題目為“采用小型LED投影機(jī)曲反射屏的立體顯示”的文章.(H.Kaneko，T.Ohshima，O.Ebina，A.Arimoto.“Desktop Autostereoscopic Display Using Compact LEDProjectors and CDR Screen”，SID(Society for Information Display)02 DIGEST，PP.1418-1421)，文章所公開(kāi)的真3D立體顯示系統(tǒng)由兩個(gè)硅上液晶(LCOS)投影機(jī)和曲反射屏構(gòu)成，投影機(jī)的投影芯片采用直徑為0.5″的硅上液晶(LCOS)，曲反射屏的屏尺寸為20″，在曲反射屏上投出的圖像顯示峰值亮度為130cd/m2。該投影系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，只要兩個(gè)LCOS投影機(jī)的間距等于人兩眼間距，即約65mm，再加上曲反射屏這個(gè)關(guān)鍵元件就能實(shí)現(xiàn)真3D立體顯示。但其不足的地方是性能不佳。性能不佳表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面其一，大屏幕顯示是顯示領(lǐng)域的一個(gè)潮流，采用20″的曲反射屏顯示圖象，屏尺寸還比較小，不符合大屏幕顯示的潮流；其二，當(dāng)今顯示器的顯示亮度一般都要求達(dá)到好幾百cd/m2，而其130cd/m2亮度太低，不符合當(dāng)今顯示器的要求；其三，LCOS圖像質(zhì)量和性價(jià)比都不如陰極射線管(CRT)。
英國(guó)劍橋大學(xué)公開(kāi)了一種完全不同于日立公司的真3D立體顯示系統(tǒng)(“A 50″time-multiplexed autostereoscopic display”，Proc.SPIE 3957，“Stereoscopic Displays& Applications XI”，24-26 January 2000，San Jose，California.)，該顯示系統(tǒng)由兩個(gè)分別供左右眼觀看的以陰極射線管(CRT)為投影管的投影機(jī)，切換左右眼圖像的液晶快門(mén)和一個(gè)普通投影屏構(gòu)成，其中所采用的CRT為場(chǎng)頻速度2倍于常規(guī)CRT的快速CRT。常規(guī)CRT的場(chǎng)頻速度為50-60赫茲，快速CRT的場(chǎng)頻速度為100-120赫茲。因此，英國(guó)劍橋大學(xué)開(kāi)發(fā)的真3D立體顯示系統(tǒng)實(shí)施技術(shù)難度比較大，成本比較高。
3.發(fā)明任務(wù)和內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的真3D立體顯示系統(tǒng)存在的不足，本發(fā)明的目的旨在提供一種以釔鋁石榴石(YAG)陰極射線管(CRT)為投影管所構(gòu)成的真3D立體顯示系統(tǒng)，以解決以下技術(shù)問(wèn)題(1)、提高真3D立體顯示系統(tǒng)的屏尺寸；(2)、提高真3D立體顯示系統(tǒng)的顯示亮度；(3)、提高真3D立體顯示系統(tǒng)的圖像質(zhì)量和性價(jià)比；(4)、降低真3D立體顯示系統(tǒng)實(shí)施技術(shù)難度和成本。
本發(fā)明的上述發(fā)明目的可通過(guò)具有以下技術(shù)方案的以YAG CRT為投影管構(gòu)成的真3D立體顯示系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
CRT投影真三維立體顯示系統(tǒng)，由兩臺(tái)與地面平行設(shè)置的投影機(jī)和曲反射屏構(gòu)成，其投影機(jī)的投影管以高性能的YAG CRT為投影管，兩臺(tái)投影機(jī)的投影管投影中心的距離為60～70mm，投影管的直徑為48～70mm，所述曲反射屏為能使投影圖像光在Y軸方向產(chǎn)生回射，在X、Z軸方向產(chǎn)生漫射的曲反射屏。
兩臺(tái)投影機(jī)的投影管投影中心的距離是根據(jù)觀看者觀看的需要設(shè)計(jì)的，即應(yīng)與觀看者的兩眼距離基本相同，由于人的兩眼距離一般在60～70mm之間，所以兩臺(tái)投影機(jī)的投影管投影中心的距離設(shè)計(jì)為60～70mm。投影管的直徑與兩臺(tái)投影機(jī)投影中心的距離有對(duì)應(yīng)關(guān)系，為了保證兩臺(tái)投影機(jī)投影中心之間的距離在要求的范圍，因此投影管的直徑須控制在48～70mm之間。根據(jù)人們兩眼之間的距離通常為65mm左右，最好是將兩臺(tái)投影機(jī)投影中心之間的距離設(shè)計(jì)為65mm，而投影管的直徑采用50.8mm(2″)。
在上述方案中，所說(shuō)的投影機(jī)由平行設(shè)置在垂直于地面的平面內(nèi)的三個(gè)紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)單色YAG CRT投影管和與其對(duì)應(yīng)設(shè)置的三個(gè)投影透鏡構(gòu)成，所說(shuō)的曲反射屏為能使投影圖像光在Y軸方向產(chǎn)生回射至位于投影機(jī)上方或下方的觀看者觀看圖像的視野區(qū)。曲反射屏的具體結(jié)構(gòu)可由能在Y軸方向產(chǎn)生使圖像投影光回射至位于投影機(jī)上方或下方觀看視野區(qū)的微棱鏡層，和能在X、Z軸方向產(chǎn)生使圖像投影光漫射的漫射層構(gòu)成，微棱鏡層與漫射層之間的設(shè)置，在圖像光投影方向，微棱鏡層位于漫射層前面。
本發(fā)明的投影真三維立體顯示系統(tǒng)的顯示原理為兩個(gè)投影機(jī)投出的圖像投影光，射向曲反射屏后又各自分別反回到各自的投影機(jī)略上方或略下方的范圍，即位于觀看者的觀看視野范圍，如圖1中標(biāo)號(hào)5所標(biāo)示的部位，兩眼在此范圍分別看到兩個(gè)投影機(jī)投出的圖像，當(dāng)兩個(gè)投影機(jī)放映的是左右眼略有差異的兩幅圖像，兩眼看到的圖像就在大腦中形成3D效果，從而實(shí)現(xiàn)3D顯示。
本發(fā)明的投影真三維立體顯示系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)的投影真三維立體顯示系統(tǒng)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果。
1、本發(fā)明屬于真3D立體顯示，觀看者觀看投影圖像時(shí)不需要佩戴眼鏡，不存在佩戴眼鏡帶來(lái)的不便，也避免了因佩戴眼鏡導(dǎo)致觀看者人體產(chǎn)生疲勞和頭暈，不便于人們長(zhǎng)期觀看，不利于一些人群，如小孩觀看的諸多缺點(diǎn)。同時(shí)也省去了輔助設(shè)備費(fèi)用。
2、實(shí)現(xiàn)了大屏幕顯示。本發(fā)明的投影真三維立體顯示系統(tǒng)，投影機(jī)采用50.8-70mm(2-2.7″)的YAG CRT為投影管，能以屏尺寸為1219.2-1828.8mm(48-72″)的曲反射屏顯示投影圖像，曲反射屏的屏尺寸較日立公司的20″曲反射屏大大增加，實(shí)現(xiàn)了大屏幕顯示。
3、投影圖像質(zhì)量高。本發(fā)明的投影真三維立體顯示系統(tǒng)，其投影機(jī)的投影管采用的是高性能的YAG CRT。CRT投影技術(shù)至今仍主導(dǎo)信息顯示領(lǐng)域，是性價(jià)比最好的一種顯示方式。由于YAG CRT投影管投出的圖像在對(duì)比度、色彩還原性、銳度、層次上都優(yōu)于LCOS，因此，本發(fā)明的投影圖像質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)日立公司相應(yīng)的圖像技術(shù)指標(biāo)，具有高亮度、高分辨率等優(yōu)點(diǎn)。
4、技術(shù)實(shí)施相對(duì)簡(jiǎn)單，成本低。本發(fā)明的投影真三維立體顯示系統(tǒng)，所采用的YAG CRT投影管是場(chǎng)頻為50-60赫茲的常規(guī)CRT，沒(méi)有特別的要求，完全不同于劍橋大學(xué)開(kāi)發(fā)的真3D立體顯示系統(tǒng)，投影管需采用場(chǎng)頻為100-120赫茲的快速CRT，也不需要在兩個(gè)投影機(jī)之間設(shè)置切換投影圖像的液晶快門(mén)。因此，技術(shù)實(shí)施難度低，制造成本低。
本發(fā)明的投影真三維立體顯示系統(tǒng)，投影機(jī)的6只投影管的會(huì)聚問(wèn)題，可采用目前已非常成熟的數(shù)字會(huì)聚技術(shù)來(lái)解決，且完全能夠做到精確匯聚。
本發(fā)明的投影真三維立體顯示系統(tǒng)還具有其它方面的一些優(yōu)點(diǎn)。
四

圖1是本發(fā)明的陰極射線管式投影真三維立體顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖2是投影機(jī)中的三個(gè)CRTs排列結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是曲反射屏的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
上述附圖中的附圖標(biāo)號(hào)分別表示1投影機(jī)1；2投影機(jī)2；3曲反射屏，4觀看者；5觀看范圍；6單色投影管，其中，R為紅色單色管，G為綠色單色管，B為藍(lán)色單色管；7投影透鏡；8微棱鏡層；9漫射層。
五具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。但有必要特別說(shuō)明的是，本發(fā)明不限于實(shí)施例所描述的形式，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的思想還會(huì)設(shè)計(jì)出其它的具體實(shí)施方式
，這些實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
應(yīng)仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實(shí)施例陰極射線管式投影真三維立體顯示系統(tǒng)，由兩臺(tái)與地面平行設(shè)置的投影機(jī)1、2和曲反射屏3構(gòu)成，其中每臺(tái)投影機(jī)又由平行設(shè)置在垂直于地面的平面內(nèi)的三個(gè)R(紅)、G(綠)、B(藍(lán))單色投影管6和與其對(duì)應(yīng)設(shè)置的三個(gè)投影透鏡7構(gòu)成，單色投影管6采用高性能的釔鋁石榴石(YAG)陰極射線管(CRT)，單色投影管的直徑為50.8mm(2″)，兩臺(tái)投影機(jī)的投影管投影中心的距離設(shè)計(jì)為65mm。曲反射屏為能使投影圖像光在Y軸方向產(chǎn)生回射，在X、Z軸方向產(chǎn)生漫射的曲反射屏，由能在Y軸方向產(chǎn)生使圖像投影光回射至位于投影機(jī)上方觀看者4觀看范圍5的微棱鏡層8，和能在X、Z軸方向產(chǎn)生使圖像投影光漫射的漫射層9構(gòu)成，微棱鏡層與漫射層之間的設(shè)置，在圖像光投影方向，微棱鏡層位于漫射層前面。曲反射屏的屏尺寸為1219.2mm(48″)。
權(quán)利要求
1.一種陰極射線管式投影真三維立體顯示系統(tǒng)，由兩臺(tái)與地面平行設(shè)置的投影機(jī)(1、2)和曲反射屏(3)構(gòu)成，其特征在于投影機(jī)的投影管以YAG CRT為投影管，兩臺(tái)投影機(jī)的投影管投影中心的距離為60～70mm，投影管的直徑為48～70mm，所述曲反射屏為能使投影圖像光在Y軸方向產(chǎn)生回射，在X、Z軸方向產(chǎn)生漫射的曲反射屏。
2.如權(quán)利要求1所述的陰極射線管式投影真三維立體顯示系統(tǒng)，其特征在于投影機(jī)由平行設(shè)置在垂直于地面的平面內(nèi)的三個(gè)紅、綠、藍(lán)YAG CRT單色管(6)和與其對(duì)應(yīng)設(shè)置的三個(gè)投影透鏡(7)構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的陰極射線管式投影真三維立體顯示系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)的曲反射屏為能使投影圖像光在Y軸方向產(chǎn)生回射至位于投影機(jī)上方或下方的觀看者視野區(qū)。
4.如權(quán)利要求3所述的陰極射線管式投影真三維立體顯示系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)的曲反射屏由能在Y軸方向產(chǎn)生使圖像投影光回射至位于投影機(jī)上方或下方觀看者視野區(qū)的微棱鏡層(8)，和能在X、Z軸方向產(chǎn)生使圖像投影光漫射的漫射層(9)構(gòu)成，在圖像光投影方向，微棱鏡層位于漫射層前面。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的陰極射線管式投影真三維立體顯示系統(tǒng)，其特征在于兩臺(tái)投影機(jī)的投影管投影中心的距離為65mm，投影管的直徑為50.8mm。
全文摘要
本發(fā)明是一種陰極射線管(CRT)式投影真三維立體顯示系統(tǒng)，由兩臺(tái)與地面平行設(shè)置的投影機(jī)和曲反射屏構(gòu)成，投影機(jī)的投影管以高性能的釔鋁石榴石(YAG)陰極射線管(CRT)為投影管，兩臺(tái)投影機(jī)的投影管投影中心的距離為60～70mm，投影管的直徑為48～70mm，曲反射屏為能使投影圖像光在Y軸方向產(chǎn)生回射，在X、Z軸方向產(chǎn)生漫射，屏尺寸為1219.2－1828.8mm的曲反射屏。本發(fā)明的CRT式投影真三維立體顯示系統(tǒng)具有曲反射屏顯示屏幕大，圖像質(zhì)量和性價(jià)比高，實(shí)施技術(shù)難度和成本低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04N13/04GK1770881SQ200510021248
公開(kāi)日2006年5月10日 申請(qǐng)日期2005年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月13日
發(fā)明者王瓊?cè)A 申請(qǐng)人:四川大學(xué)