專利名稱：一種空間立體顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于顯示技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種空間立體顯示裝置。
背景技術(shù)：
一般的立體儀器都是設(shè)法使圖像在眼中有立體感，并不能實(shí)現(xiàn)真正意義上的立體成像，將物體的立體像獨(dú)立出來并懸浮在空中。真三維顯示技術(shù)是一種全新的三維圖像顯示技術(shù)。真三維顯示技術(shù)在空間直接成像，它的成像原理是利用兩束相交的紅外激光交叉作用直接在三維數(shù)據(jù)場中生成，其圖像空間具有多視角、全視景、多人同時(shí)觀察的優(yōu)點(diǎn)，物理景深清晰，能更好地展現(xiàn)實(shí)際情景。要得到可視效果良好的動(dòng)態(tài)三維立體圖像，需要兩束激光的交叉點(diǎn)按照指定的尋址路線不斷移動(dòng)，并保證有一定的掃描頻率，因?yàn)橹挥性谳^高的掃描頻率下，才可以保證圖像完整。圖像刷新時(shí)，可以通過改變顯示的圖像以實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫效果。·因此，精準(zhǔn)控制兩束激光交叉點(diǎn)在指定尋址路線上移動(dòng)非常關(guān)鍵。如圖I所示，一般情況下，兩束激光掃描面相互垂直，分別由一個(gè)光電調(diào)整單元和二維XZ方向及YZ方向的掃描單元構(gòu)成，參照圖1，分別由第一激光源1-1和第二激光源2-1發(fā)出兩束不同波長的激光，通過第一激光源1-1和第二激光源2-1上帶有的透鏡聚焦，然后對應(yīng)送至第一光電調(diào)節(jié)器1-2和第二光電調(diào)節(jié)器2-2，經(jīng)調(diào)節(jié)后，并再次分別送到第一透鏡1-3和第二透鏡2-3以獲得滿意的光源，該光源分別進(jìn)入XZ掃描單元1-4和YZ掃描單元2-4中的二向鏡進(jìn)行分離，經(jīng)分離后傳遞給各自對應(yīng)的二維掃描儀，二維掃描儀通過數(shù)字頻率合成器解釋控制其地址來獲得其在成像空間30中正確的尋址點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)成像空間30中的三維成像。計(jì)算機(jī)3通過3D調(diào)制器24上的3D接口和3D軟件控制激光相交點(diǎn)的偏移量來調(diào)整X、Y、Z坐標(biāo)在成像空間30中的位置，其中，所要顯示的三維圖像預(yù)先以空間點(diǎn)陣或者函數(shù)的形式導(dǎo)入計(jì)算機(jī)3中，以便計(jì)算機(jī)3通過3D調(diào)制器24進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。上述空間立體顯示方式利用兩束激光尋址，裝置的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，不易控制。

實(shí)用新型內(nèi)容(一)要解決的技術(shù)問題本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是如何簡化空間立體顯示裝置的結(jié)構(gòu)，并使其易于控制。(二)技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種空間立體顯示裝置，其包括激光源，與3D調(diào)制器相連；二維掃描單元，與所述3D調(diào)制器相連，所述二維掃描單元接收所述激光源發(fā)出的激光，并受所述3D調(diào)制器控制以將該激光按照一定的尋址信息掃描在可變等傾半反半透單元上；可變等傾半反半透單元，接收所述二維掃描單元掃描在其上的激光，對該激光中的一部分光進(jìn)行反射，形成第一束反射光，以及對另一部分光進(jìn)行透射，所透射的光經(jīng)反射后射出，形成第二束反射光，所述第一束反射光和所述第二束反射光交叉作用于成像空間，形成發(fā)光點(diǎn)；動(dòng)力源及位置傳感器單元，與所述可變等傾半反半透單元相連，以控制所述兩束反射光交叉作用于成像空間的位置；成像空間，其內(nèi)部設(shè)置有上轉(zhuǎn)換材料，上轉(zhuǎn)換材料受所述兩束反射光形成的交叉點(diǎn)的作用，形成發(fā)光點(diǎn)。其中，所述可變等傾半反半透單元包括半反半透膜和位于其下方的反射鏡，所述半反半透膜和反射鏡所反射的兩束反射光的交叉點(diǎn)作用在所述上轉(zhuǎn)換材料上。其中，所述反射鏡下方設(shè)置有與其相連的所述動(dòng)力源及位置傳感器單元，所述動(dòng)力源及位置傳感器單元與所述3D調(diào)制器相連，以控制所述反射鏡位置移動(dòng)。其中，所述反射鏡相對于所述半反半透膜傾斜設(shè)置。其中，所述上轉(zhuǎn)換材料均勻分布于所述成像空間內(nèi)。優(yōu)選的，所述激光源和二維掃描單元之間設(shè)置有透鏡，實(shí)現(xiàn)對所述激光源發(fā)出的激光進(jìn)行會(huì)聚。(三)有益效果上述技術(shù)方案所提供的空間立體顯示裝置，通過設(shè)置可變等傾半反半透單元，實(shí)現(xiàn)了一組激光源和二維掃描單元就能進(jìn)行三維立體圖像顯示，簡化了裝置結(jié)構(gòu)，易于控制，且能夠?qū)崿F(xiàn)多視角、全視景、多人同時(shí)觀察。

圖I是現(xiàn)有技術(shù)中真三維立體顯示成像控制模型示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例中空間立體顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1-1 :第一激光源；1_2 :第一光電調(diào)節(jié)器；1_3 第一透鏡；1_4 :XZ掃描單兀；2-1 :第二激光源；2-2 :第二光電調(diào)節(jié)器；2-3 :第二透鏡；2-4 YZ掃描單元；3 :計(jì)算機(jī)；10 激光源；11 :透鏡；12 :二維掃描單元；20 :可變等傾半反半透單元；21 :半反半透膜；22 :反射鏡；23 :動(dòng)力源及位置傳感器單元；24 3D調(diào)制器；30 :成像空間；31 :上轉(zhuǎn)換材料。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型，但不用來限制本實(shí)用新型的范圍。圖2示出了本實(shí)施例中空間立體顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，參照圖示，該顯示裝置包括激光源10、二維掃描單元12、可變等傾半反半透單元20、動(dòng)力源及位置傳感器單元23、成像空間30和3D調(diào)制器24。具體地，可變等傾半反半透單元20包括半反半透膜21和設(shè)置在其下方且相對于其傾斜的反射鏡22。反射鏡22下方設(shè)置有與其相連的動(dòng)力源及位置傳感器單元23，由動(dòng)力源及位置傳感器單元23控制反射鏡22相對于半反半透膜21進(jìn)行垂直上下移動(dòng)。半反半透膜21可將入射在其表面上的激光束分離為反射光與透射光兩束光,透射光穿過半反半透膜21后經(jīng)反射鏡22反射，又經(jīng)半反半透膜21折射后射出，實(shí)現(xiàn)一束激光經(jīng)過可變等傾半反半透單元20之后變成兩束相交叉的激光。反射鏡22的傾斜設(shè)置才能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)過可變等傾半反半透單元20的兩束反射光相交叉，若反射鏡22平行于半反半透膜21設(shè)置，則兩束反射光平行射出，不會(huì)相交，就不能實(shí)現(xiàn)對成像空間30的作用。成像空間30內(nèi)設(shè)置有上轉(zhuǎn)換材料31，其中，上轉(zhuǎn)換是將長波長光轉(zhuǎn)換為短波長光發(fā)射的過程，其應(yīng)用涉及短波長激光、紅外探測與顯示、生物標(biāo)記、光學(xué)通訊、防偽等領(lǐng)域；上轉(zhuǎn)換材料是一種紅外光激發(fā)下能發(fā)出可見光的發(fā)光材料，即將紅外光轉(zhuǎn)換成可見光的材料，其特點(diǎn)是所吸收的光子能量低于發(fā)射的光子能量，這種現(xiàn)象違背Stokes定律，因此又被稱為反Stokes定律發(fā)光材料；經(jīng)由可變等傾半反半透單元20之后的兩束反射激光最后交叉作用于上轉(zhuǎn)換材料31上，激發(fā)上轉(zhuǎn)換材料31發(fā)光，形成發(fā)光點(diǎn)。上轉(zhuǎn)換材料31均勻分布于成像空間30中，以實(shí)現(xiàn)空間立體顯示發(fā)光的一致性，若上轉(zhuǎn)換材料31不均勻分布，則會(huì)在空間立體顯示中出現(xiàn)局部亮暗不良，影響顯示效果。上轉(zhuǎn)換材料31均勻分布在成像空間30內(nèi)，制成高密度立體形態(tài)的顯示裝置而且保證其各向同性及透明度，實(shí)際實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)的性能較優(yōu)越的上轉(zhuǎn)換材料主要是摻雜稀土元素的固體化合物，如摻雜稀土離子·的氟化物玻璃、摻雜稀土離子的硫化物玻璃、摻雜稀土離子的碲酸鹽玻璃、摻雜稀土離子的鉍酸鹽玻璃、摻雜稀土離子的鍺酸鹽玻璃、摻雜稀土離子的鹵氧化物玻璃。稀土就是化學(xué)元素周期表中鑭系元素一鑭(La)、鋪(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、禮(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、欽(Ho)、鉺(Er)、錢(Tm)、鐿(Yb)、镥(Lu)，以及與鑭系的15個(gè)元素密切相關(guān)的兩個(gè)元素一鈧(Sc)和釔(Y)，共17種元素，稱為稀土元素。本實(shí)施例中，所要顯示的三維圖像預(yù)先以空間點(diǎn)陣或者函數(shù)的形式導(dǎo)入計(jì)算機(jī)中，計(jì)算機(jī)通過3D調(diào)制器24進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。3D調(diào)制器24與激光源10相連，對激光源10發(fā)出的激光進(jìn)行調(diào)制；3D調(diào)制器24與二維掃描單元12相連，二維掃描單元12中集成有二向鏡，二向鏡對激光源10發(fā)出的激光進(jìn)行處理，3D調(diào)制器24通過控制二維掃描單元12實(shí)現(xiàn)對激光的地址的解釋和控制；3D調(diào)制器24還與動(dòng)力源及位置傳感器單元23相連，由3D調(diào)制器24控制動(dòng)力源及位置傳感器單元23對反射鏡22的位置進(jìn)行調(diào)整。3D調(diào)制器24通過分別調(diào)整控制激光源10發(fā)出的激光強(qiáng)度、二維掃描單元12及可變等傾半反半透單元20對激光尋址點(diǎn)的控制，實(shí)現(xiàn)成像空間30內(nèi)發(fā)光點(diǎn)按照一定頻率發(fā)光。為了調(diào)整激光源10發(fā)出的激光的強(qiáng)度，也可設(shè)置如圖I所示的透鏡11，實(shí)現(xiàn)激光的會(huì)聚。本實(shí)施例的空間立體顯示裝置的具體工作原理為，經(jīng)3D調(diào)制器24調(diào)制的激光源10發(fā)射的激光投射到可變等傾半反半透單元20上，經(jīng)由可變等傾半反半透單元20的反射與透射分割為兩束激光，交叉作用于成像空間30中的上轉(zhuǎn)換材料31體素點(diǎn)，經(jīng)過上轉(zhuǎn)換材料31的兩次共振吸收，發(fā)光中心電子被激發(fā)到高激發(fā)能級(jí)，然后向下能級(jí)躍遷就產(chǎn)生可見光的發(fā)射，由此，成像空間30中受激光交叉點(diǎn)作用的上轉(zhuǎn)換材料31上就形成一個(gè)發(fā)光的亮點(diǎn)。二維掃描單元12依次掃描可變等傾半反半透單元20，則在空間形成面圖形(非水平面)，隨著可變等傾半反半透單元20的動(dòng)力源及位置傳感器單元23調(diào)節(jié)反射鏡22在垂直方向移動(dòng)，則會(huì)在成像空間30的不同空間層面上形成相應(yīng)的面圖形(非水平面)。激光交叉點(diǎn)依照這種軌跡在成像空間30中進(jìn)行三維空間的尋址，所掃描過的地方應(yīng)當(dāng)是一條可以發(fā)射可見熒光的亮帶，即可以顯示出同激光交叉點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡相同的三維立體圖形。利用這種顯示方式，肉眼就可以看到360°全方位可視的三維立體圖像，這是目前所使用的二維顯示和虛擬三維顯示等技術(shù)無法比擬的。[0030]本實(shí)施例的立體顯示單元主要由兩個(gè)部分組成圖像引擎和顯示模塊。由于成像空間是透明的，所以通過計(jì)算機(jī)控制兩束激光交叉點(diǎn)在具有上轉(zhuǎn)換材料31的成像空間30內(nèi)按照指定的軌跡作尋址掃描，就可以觀察到因兩束相交激光激發(fā)上轉(zhuǎn)換材料31而主動(dòng)發(fā)光的三維立體圖像了。圖像引擎的功能是把圖像數(shù)據(jù)處理成適當(dāng)?shù)男问?，控制外圍設(shè)備指揮激光束的運(yùn)動(dòng)以及光電開關(guān)的閉合，以便按預(yù)定的地址掃描，在空間產(chǎn)生體素，顯示單元的信息。由以上實(shí)施例可以看出，本實(shí)用新型通過設(shè)置可變等傾半反半透單元，使激光源投射到可變等傾半反半透單元上的激光，經(jīng)由可變等傾半反半透單元的反射與折射分割為兩束激光交叉作用于成像空間的上轉(zhuǎn)換材料，激發(fā)上轉(zhuǎn)換材料發(fā)光，形成發(fā)光點(diǎn)，依照某種 軌跡在上轉(zhuǎn)換材料中進(jìn)行三維空間的尋址掃描，可以顯示出同激光交叉點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡相同的三維立體圖形，該空間立體顯示裝置不僅結(jié)構(gòu)簡單，易于控制，而且能夠?qū)崿F(xiàn)多視角、全視景、多人同時(shí)觀察。以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和替換，這些改進(jìn)和替換也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種空間立體顯示裝置，其特征在于，包括 激光源，與3D調(diào)制器相連； 二維掃描單元，與所述3D調(diào)制器相連，所述二維掃描單元接收所述激光源發(fā)出的激光，并受所述3D調(diào)制器控制以將該激光按照一定的尋址信息掃描在可變等傾半反半透單元上; 可變等傾半反半透單元，接收所述二維掃描單元掃描在其上的激光，對該激光中的一部分光進(jìn)行反射，形成第一束反射光，以及對另一部分光進(jìn)行透射，所透射的光經(jīng)反射后射出，形成第二束反射光，所述第一束反射光和所述第二束反射光交叉作用于成像空間，形成發(fā)光點(diǎn)； 動(dòng)力源及位置傳感器單元，與所述可變等傾半反半透單元相連，以控制所述兩束反射光交叉作用于成像空間的位置； 成像空間，其內(nèi)部設(shè)置有上轉(zhuǎn)換材料，所述上轉(zhuǎn)換材料受所述兩束反射光形成的交叉點(diǎn)的作用，形成發(fā)光點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求I所述的空間立體顯示裝置，其特征在于，所述可變等傾半反半透單元包括半反半透膜和位于其下方的反射鏡，所述半反半透膜和反射鏡所反射的兩束反射光的交叉點(diǎn)作用在所述上轉(zhuǎn)換材料上。
3.如權(quán)利要求2所述的空間立體顯示裝置，其特征在于，所述反射鏡下方設(shè)置有與其相連的所述動(dòng)力源及位置傳感器單元，所述動(dòng)力源及位置傳感器單元與所述3D調(diào)制器相連，以控制所述反射鏡位置移動(dòng)。
4.如權(quán)利要求2所述的空間立體顯示裝置，其特征在于，所述反射鏡相對于所述半反半透膜傾斜設(shè)置。
5.如權(quán)利要求I所述的空間立體顯示裝置，其特征在于，所述上轉(zhuǎn)換材料均勻分布于所述成像空間內(nèi)。
6.如權(quán)利要求I所述的空間立體顯示裝置，其特征在于，所述激光源和二維掃描單元之間設(shè)置有透鏡，實(shí)現(xiàn)對所述激光源發(fā)出的激光進(jìn)行會(huì)聚。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種空間立體顯示裝置，包括激光源，與3D調(diào)制器相連；二維掃描單元，與3D調(diào)制器相連，其接收激光源發(fā)出的激光，并受3D調(diào)制器控制以將該激光按照一定的尋址信息掃描在可變等傾半反半透單元上；可變等傾半反半透單元，接收二維掃描單元掃描在其上的激光，對該激光中的一部分光進(jìn)行反射，以及對另一部分光進(jìn)行透射，所透射的光經(jīng)反射后射出，該兩束反射光交叉作用于成像空間，形成發(fā)光點(diǎn)；動(dòng)力源及位置傳感器單元，與可變等傾半反半透單元相連；成像空間，其內(nèi)部設(shè)置有上轉(zhuǎn)換材料。本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)一組激光源和二維掃描單元就能進(jìn)行三維立體圖像顯示，簡化了裝置結(jié)構(gòu)，易于控制，且能夠?qū)崿F(xiàn)多視角、全視景、多人同時(shí)觀察。
文檔編號(hào)H04N13/04GK202771106SQ20122034272
公開日2013年3月6日 申請日期2012年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月13日
發(fā)明者辛燕霞, 樸承翊, 楊玉清 申請人:京東方科技集團(tuán)股份有限公司, 成都京東方光電科技有限公司