一種基于高速投影系統的桌面級三維顯示器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及三維顯示領域，具體涉及一種由三維光場顯示原理為基礎，采用滾輪式軸承承載透射式屏幕，使用上下同軸同半徑等效傳動齒輪壓縮其機械結構，從而達到小巧便捷輕型的可商用的三維顯示裝置。
【背景技術】
[0002]全視角三維顯示器是一種記錄和重現物體上各個點元朝周圍各個方向發出光線的方法，與全息顯示類似。它不僅可以真實的再現物體的空間特性，還可以正確的記錄物體的遮擋關系。觀察者可以從不同角度觀察到相應位置的畫面，長時間觀看也不會產生不良生理反應。觀察者無需借助任何工具就能進行觀察。是一種360度裸眼觀看的三維顯示技術。
[0003]現有的三維顯示器大多采用三維光場顯示技術，存在體積龐大，結構復雜，難以民用等問題，一定程度上削弱了三維圖像的展示效果。其體積大，結構不緊湊，重量大，移動困難，不易攜帶等特點也限制了三維顯示器的市場規模。
[0004]現有的三維顯示器大多采用反射式屏幕，并且在其上方安裝高速投影機系統，這樣無疑加大了顯示器體積，機器下方空間難以得到有效利用。
【發明內容】
[0005]本實用新型的目的是提供一種基于高速投影系統的桌面級三維顯示器，本實用新型不僅需要進行位置及高度固定，又同時需要帶動其高速旋轉的機械結構，同時下方不能有任何物件遮擋其入射光路，有效的解決上述問題。
[0006]根據本實用新型的一方面，提供一種基于高速投影系統的桌面級三維顯示器，包括殼體、光學系統裝置、機械運動裝置部件，所述殼體上方為光學系統裝置，重建三維場景水平360度的光場信息；殼體下方為機械運動裝置，調節位置及高度，帶動屏幕高速旋轉，控制屏幕轉速。
[0007]所述光學系統裝置包括投射式光柵屏幕、LED光源、投影機系統、平面鏡、投影鏡頭、光耦；所述機械運動裝置包括伺服電機、傳動齒輪桿、傳動輪、齒輪盤、屏幕卡盤、軸承部分，另外包括中層隔板、軸承卡槽、支撐桿、音響系統、電源系統、軸承部分。
[0008]所述LED光源設在軸承卡槽底端一側，投影機系統設在中層隔板上，與LED光源相對，平面鏡設有兩塊，相對設置，投影鏡頭與平面鏡相對，所述投射式光柵屏幕設在屏幕卡盤上，與投影鏡頭相對，所述光耦設在軸承卡槽底端另一側；所述LED光源發出光源，照射至投影機系統，經過平面鏡，平面鏡反射后，垂直入射到投影鏡頭，最后投影至整個光柵屏
[0009]所述伺服電機設在殼體的底部中央位置，通過軸連接齒輪盤，屏幕卡盤設在軸承卡槽上，之間采用軸承部分連接，所述傳動齒輪設有兩個，通過軸承桿連接，一個傳動齒輪與齒輪盤嚙合，另一個傳動齒輪與屏幕卡盤嚙合；所述中層隔板設在殼體中間位置，中層隔板與殼體之間通過若干支撐桿連接支撐，所述音響系統、電源系統設在殼體底板上；所述機械運動裝置為由電機高速旋轉，帶動上方齒輪盤轉動，齒輪盤帶動傳動輪轉動，傳動輪將轉速帶至屏幕卡盤，屏幕卡盤帶動光柵屏幕高速旋轉。
[0010]本發明的有益效果:1、桌面級三維顯示器的結構設計，大大壓縮了三維顯示器的體積。整體結構緊湊精巧，所占空間小，所有零件集成度高，便于運輸，攜帶。零件便于更換，互換性好；2、顯示器機采用全封閉結構，減少外了界環境對內部結構和光學顯示器件的干擾。3、將光源結構以透射方式隱藏在機身下方。將機械傳動方式以立體的方法組合，大大節省了機器占地空間。4、該機械結構，不僅可以使屏幕懸空固定，而且依然可以帶動其進行高速旋轉，為下方光路預留了空間，解決了屏幕從下方固定遮擋光路的問題，讓透射式機身設計成為了可能。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明整體結構示意圖；
[0012]圖2為本發明的主視圖；
[0013]圖3為本發明的左視圖；
[0014]圖4為本發明的俯視圖；
[0015]圖5為本發明部分結構放大圖。
具體實施方案
[0016]下面結合附圖和實施例來詳細解釋本發明的實施方式。
[0017]如圖1-5所示，一種基于高速投影系統的桌面級三維顯示器，包括殼體、光學系統裝置、機械運動系統裝置。如圖1所示，所述殼體上方為光學系統裝置，下方為機械運動裝置。所述光學系統裝置主要包括:投射式光柵屏幕001，LED光源002，投影機系統005，平面鏡003，006，投影鏡頭004，光耦008，所述機械運動部分包括伺服電機011，傳動齒輪桿013，014，齒輪盤015，屏幕卡盤019，軸承部分020.另外包括中層隔板010，軸承卡槽007，支撐桿012，音響系統016，電源系統017，軸承部分019。
[0018]所述機械運動裝置為由電機011高速旋轉，帶動上方齒輪盤015轉動，齒輪盤015帶動傳動輪014，013轉動，傳動輪013將轉速帶至屏幕卡盤018，屏幕卡盤018帶動光柵屏幕001高速旋轉。光學部分運動為自LED光源002發出光源，照射至投影機系統005，經過平面鏡003，平面鏡006反射后，垂直入射到投影鏡頭004，最終投影至整個光柵屏幕001，其中還可以由光耦器件008采集屏幕旋轉數據將其實時傳回中央處理器009，由中央處理器009精確控制同步投影時間，完成一套成熟的三維成像系統。
[0019]在本實施例中，在光學系統裝置中，本實用新型采用了單色LED作為光源，以常亮方式照射作為空間光調制器件的DMD數字微鏡片，光線依次通過DMD數字微鏡片、TIR棱鏡、平面鏡，進行多次折射和反射后垂直入射進入短焦距的投影鏡頭，鏡頭將圖像光源擴束在整個高速運動的光柵屏幕表面。經光柵對其反射角度進行控制從而重建了三維場景水平360度的光場信息。
[0020]在本實施例中，在機械運動裝置中，本實用新型采用了伺服電機作為運動裝置，在上方安裝同軸定制的PC齒輪轉盤，該轉盤帶動一個半徑為其五分之一的小齒輪，將其轉速傳遞給上方的屏幕齒輪卡盤。上下運動的大齒輪半徑與小齒輪半徑比為5:5:1。屏幕齒輪卡盤的固定在下方的軸承之上，軸承為半徑400mm的滾珠軸承，可以將屏幕懸空支撐在儀器上方，如圖5。這種機械結構節省了下方空間并為光路預留了位置。
[0021]在屏幕最外部分貼小塊反光片，在下方放置光電傳感器來實時檢測屏幕的轉速狀況，嚴格控制屏幕轉速。使其配合高速投影機投射的圖像序列。
[0022]在圖像源部分，構建于計算機的三維數據生成平臺對三維信息進行處理，獲取生成三維圖像的光場信息。使用二維的記錄方法來記錄在空間中每一個水平視角的光場信息。當收集了足夠多的二維信息時就可以在投影儀投射并在空間中重建360度的可視的三維物體。
[0023]整個系統的運作流程為:通過計算機數據生成平臺對三維數據源進行處理，得到所需的三維圖像數據，經由高速接口電路將數據準確地發送到高速投影機的儲存器中，主控芯片對位置傳感模塊傳回的柱面光柵屏位置狀態實時監測，一旦監測到屏幕處于起始位置的觸發信號，就讀取儲存器中的圖像數據，并發送給空間光調制器進行顯示完成第一幅圖像的瞬時投影，結著將一系列二維圖像按順序顯示并同步投影到旋轉的光柵屏幕上，再經投影鏡頭投射到同步旋轉的光柵顯示屏上，從而實現三維顯示。
[0024]以上所述的僅是本實用新型的一些實施方式。對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型創造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種基于高速投影系統的桌面級三維顯示器，其特征在于:包括殼體、光學系統裝置、機械運動裝置部件，所述殼體上方為光學系統裝置，重建三維場景水平360度的光場信息；殼體下方為機械運動裝置，調節位置及高度，帶動屏幕高速旋轉，控制屏幕轉速。2.根據權利要求1所述的一種基于高速投影系統的桌面級三維顯示器，其特征在于:所述光學系統裝置包括投射式光柵屏幕、LED光源、投影機系統、平面鏡、投影鏡頭、光耦；所述機械運動裝置包括伺服電機、傳動齒輪桿、傳動輪、齒輪盤、屏幕卡盤、軸承部分，另外包括中層隔板、軸承卡槽、支撐桿、音響系統、電源系統、軸承部分。3.根據權利要求1或2所述的一種基于高速投影系統的桌面級三維顯示器，其特征在于:所述LED光源設在軸承卡槽底端一側，投影機系統設在中層隔板上，與LED光源相對，平面鏡設有兩塊，相對設置，投影鏡頭與平面鏡相對，所述投射式光柵屏幕設在屏幕卡盤上，與投影鏡頭相對，所述光耦設在軸承卡槽底端另一側；所述LED光源發出光源，照射至投影機系統，經過平面鏡，平面鏡反射后，垂直入射到投影鏡頭，最后投影至整個光柵屏幕。4.根據權利要求1或2所述的一種基于高速投影系統的桌面級三維顯示器，其特征在于:所述伺服電機設在殼體的底部中央位置，通過軸連接齒輪盤，屏幕卡盤設在軸承卡槽上，之間采用軸承部分連接，所述傳動齒輪設有兩個，通過軸承桿連接，一個傳動齒輪與齒輪盤嚙合，另一個傳動齒輪與屏幕卡盤嚙合；所述中層隔板設在殼體中間位置，中層隔板與殼體之間通過若干支撐桿連接支撐，所述音響系統、電源系統設在殼體底板上；所述機械運動裝置為由電機高速旋轉，帶動上方齒輪盤轉動，齒輪盤帶動傳動輪轉動，傳動輪將轉速帶至屏幕卡盤，屏幕卡盤帶動光柵屏幕高速旋轉。5.根據權利要求3所述的一種基于高速投影系統的桌面級三維顯示器，其特征在于:LED光源以常亮方式照射，經過投影鏡頭、平面鏡，進行多次折射和反射后垂直入射進入短焦距的投影鏡頭，鏡頭將圖像光源擴束在整個高速運動的光柵屏幕表面；經光柵對其反射角度進行控制從而重建了三維場景水平360度的光場信息。
【專利摘要】一種基于高速投影系統的桌面級三維顯示器，包括殼體、光學系統裝置、機械運動裝置部件，所述殼體上方為光學系統裝置，下方為機械運動裝置。所述光學系統裝置包括投射式光柵屏幕、LED光源、投影機系統、平面鏡、投影鏡頭、光耦；所述機械運動裝置包括伺服電機、傳動齒輪桿、傳動輪、齒輪盤、屏幕卡盤、軸承部分，另外包括中層隔板、軸承卡槽、支撐桿、音響系統、電源系統、軸承部分。本實用新型大大壓縮了三維顯示器的體積。整體結構緊湊精巧，所占空間小，所有零件集成度高，便于運輸，攜帶。零件便于更換，互換性好；顯示器機采用全封閉結構，減少外界環境對內部結構和光學顯示器件的干擾。
【IPC分類】G02B27/22
【公開號】CN204883063
【申請號】CN201520393076
【發明人】唐萍, 陳宇鵬, 譚杰文, 朱振威, 史浩, 馬明
【申請人】武漢映未三維科技有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年6月9日