一種基于視覺暫留效應的裸眼3d全息柱面顯示裝置的制造方法
【專利摘要】本發明提供了一種基于視覺暫留效應的裸眼3D全息柱面顯示裝置，其利用“點動成線，線動成面”的原理，將多彩LED燈珠，即集中一封裝的RGB LED燈珠以線的形式排列，即“燈條”。該顯示裝置包括旋轉驅動單元，還包括多個燈臂以及與所述旋轉驅動單元和所述燈臂一一對應地連接的連接臂，所述連接臂受所述旋轉驅動單元的驅動而繞著所述旋轉驅動單元旋轉，所述連接臂同與其連接所述燈臂同步旋轉，且所述燈臂在旋轉時形成繞著所述旋轉驅動單元旋轉的3D全息柱面。
【專利說明】
一種基于視覺暫留效應的裸眼3D全息柱面顯示裝置
技術領域
[0001]本發明涉及三維顯示技術領域，更具體地，涉及一種基于視覺暫留效應的裸眼3D 全息柱面顯示裝置。
【背景技術】
[0002] 相比平板LED顯示技術，三維（3D)立體圖像顯示器具有信息量大、能將實際場景的 三維信息全部再現出來的特點，使觀看者可以從顯示器上直接看出圖像中各物體的遠近、 縱深，因此觀看者能獲得更加全面而直觀的信息。以往人們通常可以借助于3D眼鏡的方式 實現三維信息的觀察。這種方式主要是利用視差原理，在觀看者觀看畫面時，只要提供拍攝 位置稍微錯開的兩組圖像，分別供左右眼觀看，造成景深的差異，便可以看到一組具有立體 感的畫面。常用的實現視差原理的方法主要有分色、分光、分時、和光柵等。佩帶眼鏡的立體 顯示技術，盡管具有很好的立體顯示效果，但在許多場合并不適用。
[0003] 隨著3D技術的發展，裸眼三維LED技術在虛擬現實技術、3D游戲、3D廣告、航空航 天、核技術、生物分子等領域有廣泛的應用前景。然而，在LED顯示器方面，目前國內現有的 LED顯示器仍然主要基于平面LED顯示器，其中將多彩燈珠（即RGB三個LED)集中于一個封閉 的器件內并將該器件按矩陣形式排列，通過逐行或者隔行掃描的形式顯示畫面。目前的裸 眼3D自由立體顯示器主要是基于雙目視差而開發出的光柵式3D自由立體顯示器。
[0004] 現有技術中，申請號為CN201510627595的中國發明專利申請公開了一種全向裸眼 3D顯示設備，包括轉軸以及驅動轉軸轉動的電機，轉軸側壁設有復數個均勻分布的像素發 光點，并且處于同一高度的多個圍繞與轉軸側壁設置的所述像素發光點與轉軸中心之間的 距離不一。申請號為CN201620046587的中國實用新型專利公開了一種裸眼3D顯示裝置，包 括LED顯示板、防風罩、底座、轉盤、導電滑環、空心軸電機，所述的導電滑環安裝在空心軸電 機上，導電滑環與空心軸電機位于底座內；所述的轉盤安裝在導電滑環上，轉盤位于底座上 方;所述的防風罩安裝在轉盤上側;所述的LED顯示板套在圓柱形的防風罩內，并固定在轉 盤上。申請號為CN201120442036公開了也一種類似的裸眼三維顯示裝置。
[0005] 然而，上述裸眼3D顯示技術制造的顯示裝置都存在這樣的缺點：由于顯示時依靠 的是構成面板式的顯示器件，隨著顯示面積的擴大，顯示器包括的顯示器件數量將逐漸增 多，成本將越來越高，嚴重制約了當前普遍希望觀賞大屏幕顯示器的期望。另外，隨著顯示 面板面積的增大，其重量、器件的數量等方面將帶來安裝困難、搬運困難的不便，尤其是當 其發生轉動時，大體積的面板的旋轉將容易使面板內部沿旋轉徑向方向的離心作用顯著增 強，使得顯示面板的內部應力發生變化，不但加速了面板的衰老，而且容易造成面板的內部 液晶結構或電路的損壞。此外，面板旋轉時間過長時，面板產生的風阻噪聲、風力和熱量將 在旋轉過程中不斷擴散出來，影響3D顯示畫面觀賞體驗。
【發明內容】
[0006] 為了克服現有的裸眼3D顯示面板存在的弊端，本發明提供了一種基于視覺暫留效 應的裸眼3D全息柱面顯示裝置。
[0007] 本發明是利用"點動成線，線動成面"的原理，將多彩LED燈珠，即集中一封裝的RGB LED燈珠以線的形式排列，8卩"燈條"。整個系統可由四根燈條組成，讓燈條以一定的速度旋 轉；即形成一個顯示的柱面顯示器。通過透視背景，實現3D。
[0008] 燈條按一定的軌跡運動后，會形成一個軌跡面，每一個RGB燈珠會形成軌跡線，在 燈條旋轉的周期內（此周期小于畫面在人眼停留的時間），每一個RGB燈珠在它的軌跡線上 都會有一個相應的時刻對應，再把燈條形成的軌跡面與需要顯示的畫面一一對應，根據畫 面所需點亮運動的燈條所形成的軌跡面所對應的像素點（RGB燈珠），就可以顯示畫面，由于 是通過燈條旋轉，現實的背景可以通過燈條運動的軌跡面"透"出來，將顯示的畫面主題浮 顯于現實的環境之中，而達到一種3D的顯示效果。
[0009] 根據本發明的一方面，本發明的基于視覺暫留效應的裸眼3D全息柱面顯示裝置包 括:旋轉驅動單元，還包括多個燈臂以及與所述旋轉驅動單元和所述燈臂--對應地連接 的連接臂，所述連接臂受所述旋轉驅動單元的驅動而繞著所述旋轉驅動單元旋轉，所述連 接臂同與其連接所述燈臂同步旋轉，且所述燈臂在旋轉時形成繞著所述旋轉驅動單元旋轉 的3D全息柱面。
[0010]進一步地，所述多個燈臂包括四根燈條，每根燈條包括多個彼此呈線狀排列的RGB LED燈珠，各所述RGB LED燈珠均包括一組紅色子像素、綠色子像素和藍色子像素，且當所述 RGB LED燈珠被點亮的部分為需要進行3D顯示的部分，沒有被點亮的部分在旋轉后使背景 透出來，從而形成3D全息柱面。
[0011] 進一步地，所述3D全息柱面顯示裝置還包括：固定盤，用于連接所述旋轉驅動單元 和所述連接臂。
[0012] 進一步地，所述旋轉驅動單元包括依次串接的電機、減速箱、連軸器和內置有控制 器的固定盤，所述固定盤包括彼此間隔一定角度的條狀連接槽和設置于所述條狀連接槽之 間的具有所述控制器的控制電路板，所述控制器用于對所述3D全息柱面顯示裝置內的其他 部件進行控制。
[0013] 進一步地，所述控制電路板還具有用于一一對應地驅動所述燈條的全彩LED驅動 芯片組。
[0014] 進一步地，所述固定盤的各個連接槽呈"十"字形設置于所述固定盤且各連接槽的 交點為所述固定盤的中心。
[0015] 進一步地，所述依次串接的固定盤、伺服電機驅動電路、伺服電機以及減速箱被集 成為一體地形成為所述旋轉驅動單元。
[0016] 根據本發明的另一方面，根據上述基于視覺暫留效應的裸眼3D全息柱面顯示裝 置，本發明提供了一種基于視覺暫留效應的裸眼3D全息柱面顯示方法，包括如下步驟：
[0017] (1)將待顯示視頻劃分成多個幀圖片，所述幀圖片包括多個位圖數據塊，每一個位 圖數據塊對應于所述RGBLED燈珠；
[0018] (2)將所述各個位圖數據塊構成的幀圖片轉換成陣列，即轉換成使幀圖片的右上 角對應于該陣列的第一個像素點，幀圖片的左下角對應于該陣列的最后一個像素點的格 式，令c = 2jIr，則該陣列表示為
[0019] RGBoo......RGB〇c/4......RGB〇2c/4......RGB〇3c/4......RGB〇 c
[0020] RGBio......RGBic/4......RGBi2c/4......RGBi 3c/4......RGBic
[0021] ……
[0022] RGBho......RGBhc/4......RGBh2c/4......RGB h3c/4......RGBhc
[0023] 其中r為從所述固定盤到所述燈臂之間的連接臂的長度，即3D全息柱面顯示區域 的顯示半徑;h為所述燈臂的長度，即3D全息柱面顯示區域的顯示高度；
[0024] (3)設每根燈條上排列寬度為b的RGBLED燈珠，燈珠數量為m，每根燈條的長度為h， 即為顯示區域的高度，則在所述燈條旋轉時，位于各燈條上每顆燈珠線速度相同，當通過角 度或位移傳感器檢測到任意燈條位移一個燈珠的寬度b時，對各燈條進行一次顯示數據的 刷新；
[0025] (4)將所述陣列轉化成分發燈臂所需的數據，并在所述RGBLED燈珠位移為b時進行 數據刷新，向所述四個燈臂分別分發數據1#LED線陣的數據、2#LED線陣的數據、3#LED線陣 的數據和4#LED線陣的數據：
[0026]分發1#LED線陣的數據：
[0035]進一步地，所述3D全息柱面顯示裝置的顯示器區域大小為23ir*h，分辨率為m*t，所 述燈條的刷新頻率為2Jir/b。
[0036]進一步地，所述電機的轉速為360.57轉/分，以達到24幀/秒的待顯示視頻圖像刷 新率。
[0037] 本發明是以完全不同于傳統led顯示原理，來實現一種3D顯示，解決背景為顯示畫 面背景，讓背景畫面成為一種現實的背景，也就是顯示器所處環境的背景，讓顯示的主題浮 現于現實的環境之中。此顯示器可實現全景360度顯示，顯示器前后通透，可讓顯示的內容 浮現于現實場景之中，給觀看者一種真實3D的效果。
[0038]本發明的有益效果包括：
[0039] (1)本發明以完全不同于現有技術中的裸眼3D LED顯示原理，來實現一種3D顯示， 能夠從根本上避免現有的裸眼3D LED顯示器在安裝和使用期間給用戶帶來的安裝和使用 體驗差的問題；
[0040] (2)本發明不會出現現有裸眼3D LED顯示器在旋轉過程中離心作用對其面板內部 產生的應力影響，從根本上提高了裸眼3D LED顯示器的壽命。
[0041] (3)本發明能夠讓背景畫面成為一種現實的背景，也就是顯示器所處環境的背景， 讓顯示的主題浮現于現實的環境之中。此顯示器可實現全景360度顯示，顯示器前后通透， 可讓顯示的內容浮現于現實場景之中，給觀看者一種全新的、真實的3D效果。
【附圖說明】
[0042]圖1示出了根據本發明的基于視覺暫留效應的裸眼3D全息柱面顯示裝置的組成框 圖。
[0043]圖2示出了根據本發明的基于視覺暫留效應的裸眼3D全息柱面顯示方法的流程 圖。
【具體實施方式】
[0044] 如圖1所示，根據本發明的一方面，本發明提供了一種基于視覺暫留效應的裸眼3D 全息柱面顯示裝置包括:旋轉驅動單元2，還包括多個燈臂1以及與所述旋轉驅動單元2和所 述燈臂1--對應地連接的連接臂3,所述連接臂3受所述旋轉驅動單元2的驅動而繞著所述 旋轉驅動單元2旋轉，所述連接臂3同與其連接所述燈臂1同步旋轉，且所述燈臂1在旋轉時 形成繞著所述旋轉驅動單元2旋轉的3D全息柱面。
[0045] 優選地，所述多個燈臂1包括四根燈條，每根燈條包括多個彼此呈線狀排列的RGB LED燈珠，各所述RGB LED燈珠均包括一組紅色子像素、綠色子像素和藍色子像素，且當所述 RGB LED燈珠被點亮的部分為需要進行3D顯示的部分，沒有被點亮的部分在旋轉后使背景 透出來。由于顯示面是一個圓柱面，在360度都是可以看到顯示面的，因此形成3D全息顯示 柱面。
[0046] 優選地，所述3D全息柱面顯示裝置還包括：固定盤4，用于連接所述旋轉驅動單元2 和所述連接臂3。
[0047]優選地，所述旋轉驅動單元2包括依次串接的電機、減速箱、連軸器和內置有控制 器的固定盤4,所述固定盤4包括彼此間隔一定角度的條狀連接槽和設置于所述條狀連接槽 之間的具有所述控制器的控制電路板，所述控制器用于對所述3D全息柱面顯示裝置內的其 他部件進行控制。根據本實施例，控制器采用ARM，其作為燈臂1的控制器，用作處理數據、電 機以及整個系統的電源控制，以及安全檢測。
[0048]上述具有RGB LED燈珠的燈條被封裝成PCBA并被進一步封裝在型材內，然后這四 根型材被一一對應地嵌入所述固定盤4內的各連接槽并被通過螺絲固定于相對應的所述連 接槽內。
[0049] 優選地，所述控制電路板還具有用于一一對應地驅動所述燈條的全彩LED驅動芯 片組。
[0050] 優選地，所述固定盤4的各個連接槽呈"十"字形設置于所述固定盤4且各連接槽的 交點為所述固定盤4的中心。
[0051] 優選地，所述依次串接的固定盤4、伺服電機驅動電路、伺服電機以及減速箱被集 成為一體地形成為所述旋轉驅動單元2。所述減速箱是直接配合電機使用的，屬于機械配 合。
[0052]如圖2所示，根據本發明的另一方面，根據上述基于視覺暫留效應的裸眼3D全息柱 面顯示裝置，本發明提供了一種基于視覺暫留效應的裸眼3D全息柱面顯示方法，包括如下 步驟：
[0053] (1)將待顯示視頻劃分成多個幀圖片，所述幀圖片包括多個由16進制的位圖數據 表示的位圖數據塊，每一個位圖數據塊對應于所述RGBLED燈珠；
[0054] (2)將所述各個位圖數據塊構成的幀圖片轉換成陣列，即轉換成使幀圖片的右上 角對應于該陣列的第一個像素點，幀圖片的左下角對應于該陣列的最后一個像素點的格 式，令c = 2jIr，則該陣列表示為
[0055] RGBoo......RGB〇c/4......RGB〇2c/4......RGB〇3c/4......RGB〇c
[0056] RGBio......RGBic/4......RGBi2c/4......RGBi 3c/4......RGBic
[0057] ……
[0058] RGBho......RGBhc/4......RGBh2c/4......RGB h3c/4......RGBhc
[0059] 其中r為從所述固定盤4到所述燈臂1之間的連接臂3的長度，即3D全息柱面顯示區 域的顯示半徑;h為所述燈臂1的長度，即3D全息柱面顯示區域的顯示高度；
[0060] (3)設每根燈條上排列寬度為b的RGBLED燈珠，燈珠數量為m，每根燈條的長度為h， 即為顯示區域的高度，則在所述燈條旋轉時，位于各燈條上每顆燈珠線速度相同，當檢測到 任意燈條位移一個燈珠的寬度b時，對各燈條進行一次顯示數據的刷新；
[0061] (4)將所述陣列轉化成分發燈臂1所需的數據，并在所述RGB LED燈珠位移為b時進 行數據刷新，向所述四個燈臂1分別分發數據1#LED線陣的數據、2#LED線陣的數據、3#LED線 陣的數據和4#LED線陣的數據：
[0062]分發1#LED線陣的數據：
[0064]分發2#LED線陣的數據：
[0066]分發3#LED線陣的數據：
[0069]分發4#LED線陣的數據：
[0071] 優選地，所述3D全息柱面顯示裝置的顯示器區域大小為23ir*h，分辨率為m*t，所述 燈條的刷新頻率為2Jir/b。
[0072]優選地，所述電機的轉速為360.57轉/分，以達到24幀/秒的待顯示視頻圖像刷新 率。
[0073]上面結合附圖對本發明的實施方式作了詳細說明，但是本發明并不限于上述實施 方式，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下 做出各種變化。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限 制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技 術人員，在不脫離本發明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的技術內容做出些許更動或 修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實 質，在本發明的精神和原則之內，對以上實施例所作的任何簡單的修改、等同替換與改進 等，均仍屬于本發明技術方案的保護范圍之內。
【主權項】
1. 基于視覺暫留效應的裸眼3D全息柱面顯示裝置包括:旋轉驅動單元，其特征在于，所 述裸眼3D全息柱面顯示裝置還包括多個燈臂W及與所述旋轉驅動單元和所述燈臂一一對 應地連接的連接臂，所述連接臂受所述旋轉驅動單元的驅動而繞著所述旋轉驅動單元旋 轉，所述連接臂同與其連接所述燈臂同步旋轉，且所述燈臂在旋轉時形成繞著所述旋轉驅 動單元旋轉的3D全息柱面。2. 根據權利要求1所述的裸眼3D全息柱面顯示裝置，其特征在于，所述多個燈臂包括四 根燈條，每根燈條包括多個彼此呈線狀排列的RGB L抓燈珠，各所述RGB L抓燈珠均包括一 組紅色子像素、綠色子像素和藍色子像素，且當所述RGB L邸燈珠被點亮的部分為需要進行 3D顯示的部分，沒有被點亮的部分在旋轉后使背景透出來，從而形成3D全息柱面。3. 根據權利要求2所述的裸眼3D全息柱面顯示裝置，其特征在于，所述3D全息柱面顯示 裝置還包括:固定盤，用于連接所述旋轉驅動單元和所述連接臂。4. 根據權利要求3所述的裸眼3D全息柱面顯示裝置，其特征在于，所述旋轉驅動單元包 括依次串接的電機、減速箱、連軸器和內置有控制器的固定盤，所述固定盤包括彼此間隔一 定角度的條狀連接槽和設置于所述條狀連接槽之間的具有所述控制器的控制電路板，所述 控制器用于對所述3D全息柱面顯示裝置內的其他部件進行控制。5. 根據權利要求4所述的裸眼3D全息柱面顯示裝置，其特征在于，所述控制電路板還具 有用于一一對應地驅動所述燈條的全彩L邸驅動忍片組。6. 根據權利要求5所述的裸眼3D全息柱面顯示裝置，其特征在于，所述固定盤的各個連 接槽呈"十"字形設置于所述固定盤且各連接槽的交點為所述固定盤的中屯、。7. 根據權利要求6所述的裸眼3D全息柱面顯示裝置，其特征在于，所述依次串接的固定 盤、伺服電機驅動電路、伺服電機W及減速箱被集成為一體地形成為所述旋轉驅動單元。8. -種根據權利要求1-7之一所述的基于視覺暫留效應的裸眼3D全息柱面顯示裝置的 裸眼3D全息柱面顯示方法，包括如下步驟： (1) 將待顯示視頻劃分成多個帖圖片，所述帖圖片包括多個位圖數據塊，每一個位圖數 據塊對應于所述RGB L邸燈珠； (2) 將所述各個位圖數據塊構成的帖圖片轉換成陣列，即轉換成使帖圖片的右上角對 應于該陣列的第一個像素點，帖圖片的左下角對應于該陣列的最后一個像素點的格式，令C =化r，則該陣列表示為 RGBoo......RGBoc/4......RGBo 2c/4......RGBo 3c/4......RGBo 〇 RGBio......RGBi/c4......RGBi 2c/4......RGBi 3c/4......RGBi 〇 RGBho......RGBh c/4......RGBh 2c/4......RGBh 3c/4......RGBh c 其中r為從所述固定盤到所述燈臂之間的連接臂的長度，即3D全息柱面顯示區域的顯 示半徑;h為所述燈臂的長度，即3D全息柱面顯示區域的顯示高度； (3) 設每根燈條上排列寬度為b的RG化邸燈珠，燈珠數量為m，每根燈條的長度為h，即為 顯示區域的高度，則在所述燈條旋轉時，位于各燈條上每顆燈珠線速度相同，當通過角度或 位移傳感器檢測到任意燈條位移一個燈珠的寬度b時，對各燈條進行一次顯示數據的刷新； (4) 將所述陣列轉化成分發燈臂所需的數據，并在所述RGB LED燈珠位移為b時進行數 據刷新，向所述四個燈臂分別分發數據1#L抓線陣的數據、2#LED線陣的數據、3#L抓線陣的 數據和4#L邸線陣的數據： 分發1#LED線陣的數據：9. 根據權利要求8所述的裸眼3D全息柱面顯示方法，其特征在于，所述3D全息柱面顯示 裝置的顯示器區域大小為化巧h，分辨率為m*t，所述燈條的刷新頻率為化r/b。10. 根據權利要求8所述的裸眼3D全息柱面顯示方法，其特征在于，所述電機的轉速為 360.57轉/分，W達到24帖/秒的待顯示視頻圖像刷新率。
【文檔編號】G03B25/00GK106094412SQ201610712107
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月23日
【發明人】李學生, 吳文杰, 劉亞博
【申請人】成都陌云科技有限公司