星系式全域空间三维显示装置的制作方法

[]本发明属光学电子领域：确切的讲是一种借助于运动的面源像素点阵，并且巧妙安排面源形状，来形成三维的空间显示的装置。

背景技术：

0、[技术背景]

1、众所周知，三维显示技术是使显示场景具有深度感觉(也就是3d)。经历了几十年的发展，已经发展出：3d立体眼镜、头盔显示器等双眼像差式技术；以及不需要眼镜的3d显示器，2个图像的分光产生于棱镜、透镜、光栅及电子开关等等。

2、体积式三维显示技术是裸眼观看的重要方式之一：该类技术包括：

3、旋转体(运动显示表面)扫描技术空间显示。在该技术中，一串二维图像被投影到一个旋转或移动的屏幕上，同时该屏幕以观察者无法觉察的速度在运动，因为人的视觉暂留从而在人眼中形成三维物体。因此，使用这种立体显示技术的显示系统可实现图像的真三维显示(360°可视)。系统中不同颜色的光束通过光偏转器投影到显示介质上，从而使得介质体现出丰富的色彩。同时，这种显示介质能让光束产生离散的可见光点，这些点就是体素，对应于三维图像中的任一点。一组组体素用来建立图像，观察者可从任意视点观察到这个真三维图像。体扫描显示单元中的成像空间可以由屏幕的旋转或平移产生。在屏幕扫过成像空间时在发射面上激活体素。由于体素激活后的有效时间是有限的，因此需要不断刷新成像空间中的每个体素。所以，屏幕的运动频率要够快，才能生成稳定的三维物体的立体图像。由于体扫描显示技术是靠屏幕的周期运动来构成成像空间，极高的运动速度，会产生一系列的机械问题：机械部分的稳定性和显示单元的使用寿命，机械部分的噪声和振动，机械部分对显示单元的轻便性的影响，另外系统操作上不可避免的误差为显示单元带来大的机械冲击和大的加速度。目前在国内，浙江大学的光学仪器国家重点实验室、南京航空航天大学也正在积极开展体积式显示技术的相关研究工作。系统包括：激光系统、计算机控制系统、旋转显示系统等子系统。

4、静态体成像技术是基于频率上转换技术形成三维立体图像的，所谓频率上转换三维立体显示是利用成像空间介质吸收多个光子后会自发辐射出一种荧光，从而产生可见的象素点。其基本原理是利用两束相互垂直的红外激光交叉作用于上转换材料上，经过上转换材料的两次共振吸收，发光中心电子被激发到高激发能级，再向下能级跃迁就可能产生可见光的发射，这样的上转换材料空间中的一个点就是一个发光的亮点，如果使两束激光的交叉点依照某种轨迹在上转换材料中做三维空间的寻址扫描，那么两束激光的交叉点所扫描过的地方应当是一条可以发射可见荧光的亮带，即可以显示出同激光交叉点运动轨迹相同的三维立体图形。这种显示方法肉眼就可以看到360°全方位可视的三维立体图像。全息式立体显示技术，是利用光栅的干涉来形成立体图像。

5、目前体积式三维显示技术的障碍：

6、体积式三维显示技术的障碍在于2个方面：1是高频机械运动本身的障碍(主要是往复运动屏幕的动力学问题)；2是旋转屏幕的空间死区及视角死区障碍(往复运动屏幕的三维显示不存在此问题)；在定轴屏幕旋转中心区域的无像素状态称作为空间死区；由于定轴屏幕旋转的特定方位的随着像素发光的立体角增加而亮度减弱的问题称之为视角死区；上述的缺陷属于原理性的，无法在目前定轴转动的构造框架内解决。

7、以上缺陷，也是制约目前无法出现销售产品的重要的制约因素之一。

8、[技术实现要素：]：

9、本发明的目的：

10、从结构原理上克服单一定轴转动的，三维显示视角死区及空间死区；需要极大的削弱了视角死区及空间死区的显示暗淡及全无难题；从原理上，以动态位移消除了视角死区及空间死区的缺陷。

11、本发明的特点：

12、结合旋转、星系式布局；给出了一种彻底解决视角死区及空间死区的方式。

技术实现思路

0、技术实现要素：

1、本发明的星系式全域空间三维显示装置，结构包括：结构壳体、太阳轴电机、星系转盘、行星轴电机、行星显示板、电子驱动及控制模组；显示屏的类型包括led显示屏，oled、lcd显示屏及等离子类显示屏；

2、具体装配关系及工作状态：固定在结构壳体上的太阳轴电机驱动星系转盘转动；而在星系转盘上，对称安装或安装着1个到20个行星轴电机，驱动着1个到20个行星显示板(最为简单的情况：对称安装着1个或2个行星轴电机，驱动着1个或2个行星显示板，但行星显示板数量设置过多会遮挡视频像素)；而行星轴线与太阳轴线呈平行关系(都垂直于星系转盘)；当电子驱动及控制模组发出指令及驱动信号后，就使得星系转盘与2块行星显示板一起转动，方向相同或相反(顺时针及逆时针)；使得运动的显示面的像素阵列的像素轨迹就形成了一个柱状空间，而且能无死角的填充满整个柱状空间；

3、详细而言：本发明具有良好的填满空间性及像素运动小的速度差异性；当星系转盘与行星显示板的角速度的比值为整数比值时；像素轨迹呈闭合状态；这样，显示面上所有像素将形成(周期性)像素轨迹族，该像素轨迹族将形成柱状空间，驱动这些像素的显示就将形成图像的三维显示；而且由于整个行星显示板回转扫过柱状空间，回转中心的柱状中心将是回转的死角，而星系转盘的绕太阳轴的运动，将使得行星显示板中心的细柱状死角部位作圆周运动，而形成全空间无死角、全空间无零速率的三维全域显示空间；等效于引入行星系(太阳系)运转关系；从另一个角度来看：给出了一种彻底解决视角死区及空间死区的方式；行星显示板的朝向交替问题借助于行星系的恒星与行星之间的复合相对运动，来形成实心柱状三维像素点阵，有效的实现各个像素的空间运动的合成等速率性质；将能有效的处理刷新的等频率性及亮度无损性或少损。

4、本技术彻底解决了“空间死区”问题；但“视角死区”未被彻底解决，特别是整个柱状显示空间的周边地带，存在着无法完全交替弥补的视角亮度问题，可以将显示的柱状区域的半径缩小些。

5、另外，支撑驱动电机的结构壳体与星系转盘之间及星系转盘与行星显示板之间的转动位置状态是由位置传感器测量，电子驱动及控制模组，或者需用无线发射及接受装置及行星显示板组件；并由驱动电机来驱动棱柱面显示屏组件转动；检测位置的位置传感器安装在显示屏组件上或结构壳体上，以确定行星显示板相对于结构壳体之间的转动位置，位置传感器是包括光电、机械的触发开关、雷达感应、电磁感应接近开关；当各个行星显示板旋转起来时，贴敷在坡面上显示屏就的圆周回转，就使得显示屏上的每个像素都同步进行复合圆周运动，形成一个柱状的三维的像素空间；

6、星系式全域空间三维显示装置的成像原理：

7、当在星系转盘与行星显示板开始转动运行后，显示屏上的每个像素的运行轨迹都是可以计算及追踪的，电子驱动及控制模组就向每个像素发出驱动显示信号，使得运动的像素在柱状空间内形成与空间图像显示相匹配的明暗及色彩的变化；由于视觉暂留的存在，就形成了空间图像。

8、进一步：行星显示板的显示面的形状包括：平面及曲面、或者截面(垂直于行星轴的截面)是齿轮状的曲面；显示面距离行星轴的最大距离大于，行星轴距星系转盘轴心的距离；像素的齿轮状曲面的排布，极其有利于削弱由观看视角所造成的一些区域的显示暗淡，就是(亮度的)空间死区。

9、进一步：为了减少噪音及阻力，可以加上透明的保护罩，而且罩体内部进行抽真空处理。

10、进一步：行星显示板的转动驱动或者不使用行星轴电机，而使用行星齿轮带动行星显示板，使用齿带或太阳齿轮来同时驱动行星齿轮，这样1个电机就可以通过行星齿轮来驱动多个行星显示板。

11、本发明所带来的技术进步：

12、首次在运动屏幕的空间三维显示领域，从原理上解决了视角死区及空间死区缺陷；相对于2激光束干涉及全息立体成像来说；带来了成本低及彩色化；使得彩色像素亮度均匀一致，细腻性好的三维点阵空间的视觉效果。