一种基于视觉暂留效应的裸眼3d全息柱面显示装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于视觉暂留效应的裸眼3D全息柱面显示装置，其利用“点动成线，线动成面”的原理，将多彩LED灯珠，即集中一封装的RGB LED灯珠以线的形式排列，即“灯条”。该显示装置包括旋转驱动单元，还包括多个灯臂以及与所述旋转驱动单元和所述灯臂一一对应地连接的连接臂，所述连接臂受所述旋转驱动单元的驱动而绕着所述旋转驱动单元旋转，所述连接臂同与其连接所述灯臂同步旋转，且所述灯臂在旋转时形成绕着所述旋转驱动单元旋转的3D全息柱面。
【专利说明】
一种基于视觉暂留效应的裸眼3D全息柱面显示装置
技术领域
[0001]本发明涉及三维显示技术领域，更具体地，涉及一种基于视觉暂留效应的裸眼3D 全息柱面显示装置。
【背景技术】
[0002] 相比平板LED显示技术，三维（3D)立体图像显示器具有信息量大、能将实际场景的 三维信息全部再现出来的特点，使观看者可以从显示器上直接看出图像中各物体的远近、 纵深，因此观看者能获得更加全面而直观的信息。以往人们通常可以借助于3D眼镜的方式 实现三维信息的观察。这种方式主要是利用视差原理，在观看者观看画面时，只要提供拍摄 位置稍微错开的两组图像，分别供左右眼观看，造成景深的差异，便可以看到一组具有立体 感的画面。常用的实现视差原理的方法主要有分色、分光、分时、和光栅等。佩带眼镜的立体 显示技术，尽管具有很好的立体显示效果，但在许多场合并不适用。
[0003] 随着3D技术的发展，裸眼三维LED技术在虚拟现实技术、3D游戏、3D广告、航空航 天、核技术、生物分子等领域有广泛的应用前景。然而，在LED显示器方面，目前国内现有的 LED显示器仍然主要基于平面LED显示器，其中将多彩灯珠（即RGB三个LED)集中于一个封闭 的器件内并将该器件按矩阵形式排列，通过逐行或者隔行扫描的形式显示画面。目前的裸 眼3D自由立体显示器主要是基于双目视差而开发出的光栅式3D自由立体显示器。
[0004] 现有技术中，申请号为CN201510627595的中国发明专利申请公开了一种全向裸眼 3D显示设备，包括转轴以及驱动转轴转动的电机，转轴侧壁设有复数个均匀分布的像素发 光点，并且处于同一高度的多个围绕与转轴侧壁设置的所述像素发光点与转轴中心之间的 距离不一。申请号为CN201620046587的中国实用新型专利公开了一种裸眼3D显示装置，包 括LED显示板、防风罩、底座、转盘、导电滑环、空心轴电机，所述的导电滑环安装在空心轴电 机上，导电滑环与空心轴电机位于底座内；所述的转盘安装在导电滑环上，转盘位于底座上 方;所述的防风罩安装在转盘上侧;所述的LED显示板套在圆柱形的防风罩内，并固定在转 盘上。申请号为CN201120442036公开了也一种类似的裸眼三维显示装置。
[0005] 然而，上述裸眼3D显示技术制造的显示装置都存在这样的缺点：由于显示时依靠 的是构成面板式的显示器件，随着显示面积的扩大，显示器包括的显示器件数量将逐渐增 多，成本将越来越高，严重制约了当前普遍希望观赏大屏幕显示器的期望。另外，随着显示 面板面积的增大，其重量、器件的数量等方面将带来安装困难、搬运困难的不便，尤其是当 其发生转动时，大体积的面板的旋转将容易使面板内部沿旋转径向方向的离心作用显著增 强，使得显示面板的内部应力发生变化，不但加速了面板的衰老，而且容易造成面板的内部 液晶结构或电路的损坏。此外，面板旋转时间过长时，面板产生的风阻噪声、风力和热量将 在旋转过程中不断扩散出来，影响3D显示画面观赏体验。
【发明内容】
[0006] 为了克服现有的裸眼3D显示面板存在的弊端，本发明提供了一种基于视觉暂留效 应的裸眼3D全息柱面显示装置。
[0007] 本发明是利用"点动成线，线动成面"的原理，将多彩LED灯珠，即集中一封装的RGB LED灯珠以线的形式排列，8卩"灯条"。整个系统可由四根灯条组成，让灯条以一定的速度旋 转；即形成一个显示的柱面显示器。通过透视背景，实现3D。
[0008] 灯条按一定的轨迹运动后，会形成一个轨迹面，每一个RGB灯珠会形成轨迹线，在 灯条旋转的周期内（此周期小于画面在人眼停留的时间），每一个RGB灯珠在它的轨迹线上 都会有一个相应的时刻对应，再把灯条形成的轨迹面与需要显示的画面一一对应，根据画 面所需点亮运动的灯条所形成的轨迹面所对应的像素点（RGB灯珠），就可以显示画面，由于 是通过灯条旋转，现实的背景可以通过灯条运动的轨迹面"透"出来，将显示的画面主题浮 显于现实的环境之中，而达到一种3D的显示效果。
[0009] 根据本发明的一方面，本发明的基于视觉暂留效应的裸眼3D全息柱面显示装置包 括:旋转驱动单元，还包括多个灯臂以及与所述旋转驱动单元和所述灯臂--对应地连接 的连接臂，所述连接臂受所述旋转驱动单元的驱动而绕着所述旋转驱动单元旋转，所述连 接臂同与其连接所述灯臂同步旋转，且所述灯臂在旋转时形成绕着所述旋转驱动单元旋转 的3D全息柱面。
[0010]进一步地，所述多个灯臂包括四根灯条，每根灯条包括多个彼此呈线状排列的RGB LED灯珠，各所述RGB LED灯珠均包括一组红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素，且当所述 RGB LED灯珠被点亮的部分为需要进行3D显示的部分，没有被点亮的部分在旋转后使背景 透出来，从而形成3D全息柱面。
[0011] 进一步地，所述3D全息柱面显示装置还包括：固定盘，用于连接所述旋转驱动单元 和所述连接臂。
[0012] 进一步地，所述旋转驱动单元包括依次串接的电机、减速箱、连轴器和内置有控制 器的固定盘，所述固定盘包括彼此间隔一定角度的条状连接槽和设置于所述条状连接槽之 间的具有所述控制器的控制电路板，所述控制器用于对所述3D全息柱面显示装置内的其他 部件进行控制。
[0013] 进一步地，所述控制电路板还具有用于一一对应地驱动所述灯条的全彩LED驱动 芯片组。
[0014] 进一步地，所述固定盘的各个连接槽呈"十"字形设置于所述固定盘且各连接槽的 交点为所述固定盘的中心。
[0015] 进一步地，所述依次串接的固定盘、伺服电机驱动电路、伺服电机以及减速箱被集 成为一体地形成为所述旋转驱动单元。
[0016] 根据本发明的另一方面，根据上述基于视觉暂留效应的裸眼3D全息柱面显示装 置，本发明提供了一种基于视觉暂留效应的裸眼3D全息柱面显示方法，包括如下步骤：
[0017] (1)将待显示视频划分成多个帧图片，所述帧图片包括多个位图数据块，每一个位 图数据块对应于所述RGBLED灯珠；
[0018] (2)将所述各个位图数据块构成的帧图片转换成阵列，即转换成使帧图片的右上 角对应于该阵列的第一个像素点，帧图片的左下角对应于该阵列的最后一个像素点的格 式，令c = 2jIr，则该阵列表示为
[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为从所述固定盘到所述灯臂之间的连接臂的长度，即3D全息柱面显示区域 的显示半径;h为所述灯臂的长度，即3D全息柱面显示区域的显示高度；
[0024] (3)设每根灯条上排列宽度为b的RGBLED灯珠，灯珠数量为m，每根灯条的长度为h， 即为显示区域的高度，则在所述灯条旋转时，位于各灯条上每颗灯珠线速度相同，当通过角 度或位移传感器检测到任意灯条位移一个灯珠的宽度b时，对各灯条进行一次显示数据的 刷新；
[0025] (4)将所述阵列转化成分发灯臂所需的数据，并在所述RGBLED灯珠位移为b时进行 数据刷新，向所述四个灯臂分别分发数据1#LED线阵的数据、2#LED线阵的数据、3#LED线阵 的数据和4#LED线阵的数据：
[0026]分发1#LED线阵的数据：
[0035]进一步地，所述3D全息柱面显示装置的显示器区域大小为23ir*h，分辨率为m*t，所 述灯条的刷新频率为2Jir/b。
[0036]进一步地，所述电机的转速为360.57转/分，以达到24帧/秒的待显示视频图像刷 新率。
[0037] 本发明是以完全不同于传统led显示原理，来实现一种3D显示，解决背景为显示画 面背景，让背景画面成为一种现实的背景，也就是显示器所处环境的背景，让显示的主题浮 现于现实的环境之中。此显示器可实现全景360度显示，显示器前后通透，可让显示的内容 浮现于现实场景之中，给观看者一种真实3D的效果。
[0038]本发明的有益效果包括：
[0039] (1)本发明以完全不同于现有技术中的裸眼3D LED显示原理，来实现一种3D显示， 能够从根本上避免现有的裸眼3D LED显示器在安装和使用期间给用户带来的安装和使用 体验差的问题；
[0040] (2)本发明不会出现现有裸眼3D LED显示器在旋转过程中离心作用对其面板内部 产生的应力影响，从根本上提高了裸眼3D LED显示器的寿命。
[0041] (3)本发明能够让背景画面成为一种现实的背景，也就是显示器所处环境的背景， 让显示的主题浮现于现实的环境之中。此显示器可实现全景360度显示，显示器前后通透， 可让显示的内容浮现于现实场景之中，给观看者一种全新的、真实的3D效果。
【附图说明】
[0042]图1示出了根据本发明的基于视觉暂留效应的裸眼3D全息柱面显示装置的组成框 图。
[0043]图2示出了根据本发明的基于视觉暂留效应的裸眼3D全息柱面显示方法的流程 图。
【具体实施方式】
[0044] 如图1所示，根据本发明的一方面，本发明提供了一种基于视觉暂留效应的裸眼3D 全息柱面显示装置包括:旋转驱动单元2，还包括多个灯臂1以及与所述旋转驱动单元2和所 述灯臂1--对应地连接的连接臂3,所述连接臂3受所述旋转驱动单元2的驱动而绕着所述 旋转驱动单元2旋转，所述连接臂3同与其连接所述灯臂1同步旋转，且所述灯臂1在旋转时 形成绕着所述旋转驱动单元2旋转的3D全息柱面。
[0045] 优选地，所述多个灯臂1包括四根灯条，每根灯条包括多个彼此呈线状排列的RGB LED灯珠，各所述RGB LED灯珠均包括一组红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素，且当所述 RGB LED灯珠被点亮的部分为需要进行3D显示的部分，没有被点亮的部分在旋转后使背景 透出来。由于显示面是一个圆柱面，在360度都是可以看到显示面的，因此形成3D全息显示 柱面。
[0046] 优选地，所述3D全息柱面显示装置还包括：固定盘4，用于连接所述旋转驱动单元2 和所述连接臂3。
[0047]优选地，所述旋转驱动单元2包括依次串接的电机、减速箱、连轴器和内置有控制 器的固定盘4,所述固定盘4包括彼此间隔一定角度的条状连接槽和设置于所述条状连接槽 之间的具有所述控制器的控制电路板，所述控制器用于对所述3D全息柱面显示装置内的其 他部件进行控制。根据本实施例，控制器采用ARM，其作为灯臂1的控制器，用作处理数据、电 机以及整个系统的电源控制，以及安全检测。
[0048]上述具有RGB LED灯珠的灯条被封装成PCBA并被进一步封装在型材内，然后这四 根型材被一一对应地嵌入所述固定盘4内的各连接槽并被通过螺丝固定于相对应的所述连 接槽内。
[0049] 优选地，所述控制电路板还具有用于一一对应地驱动所述灯条的全彩LED驱动芯 片组。
[0050] 优选地，所述固定盘4的各个连接槽呈"十"字形设置于所述固定盘4且各连接槽的 交点为所述固定盘4的中心。
[0051] 优选地，所述依次串接的固定盘4、伺服电机驱动电路、伺服电机以及减速箱被集 成为一体地形成为所述旋转驱动单元2。所述减速箱是直接配合电机使用的，属于机械配 合。
[0052]如图2所示，根据本发明的另一方面，根据上述基于视觉暂留效应的裸眼3D全息柱 面显示装置，本发明提供了一种基于视觉暂留效应的裸眼3D全息柱面显示方法，包括如下 步骤：
[0053] (1)将待显示视频划分成多个帧图片，所述帧图片包括多个由16进制的位图数据 表示的位图数据块，每一个位图数据块对应于所述RGBLED灯珠；
[0054] (2)将所述各个位图数据块构成的帧图片转换成阵列，即转换成使帧图片的右上 角对应于该阵列的第一个像素点，帧图片的左下角对应于该阵列的最后一个像素点的格 式，令c = 2jIr，则该阵列表示为
[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为从所述固定盘4到所述灯臂1之间的连接臂3的长度，即3D全息柱面显示区 域的显示半径;h为所述灯臂1的长度，即3D全息柱面显示区域的显示高度；
[0060] (3)设每根灯条上排列宽度为b的RGBLED灯珠，灯珠数量为m，每根灯条的长度为h， 即为显示区域的高度，则在所述灯条旋转时，位于各灯条上每颗灯珠线速度相同，当检测到 任意灯条位移一个灯珠的宽度b时，对各灯条进行一次显示数据的刷新；
[0061] (4)将所述阵列转化成分发灯臂1所需的数据，并在所述RGB LED灯珠位移为b时进 行数据刷新，向所述四个灯臂1分别分发数据1#LED线阵的数据、2#LED线阵的数据、3#LED线 阵的数据和4#LED线阵的数据：
[0062]分发1#LED线阵的数据：
[0064]分发2#LED线阵的数据：
[0066]分发3#LED线阵的数据：
[0069]分发4#LED线阵的数据：
[0071] 优选地，所述3D全息柱面显示装置的显示器区域大小为23ir*h，分辨率为m*t，所述 灯条的刷新频率为2Jir/b。
[0072]优选地，所述电机的转速为360.57转/分，以达到24帧/秒的待显示视频图像刷新 率。
[0073]上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施 方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下 做出各种变化。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限 制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技 术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或 修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实 质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进 等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。
【主权项】
1. 基于视觉暂留效应的裸眼3D全息柱面显示装置包括:旋转驱动单元，其特征在于，所 述裸眼3D全息柱面显示装置还包括多个灯臂W及与所述旋转驱动单元和所述灯臂一一对 应地连接的连接臂，所述连接臂受所述旋转驱动单元的驱动而绕着所述旋转驱动单元旋 转，所述连接臂同与其连接所述灯臂同步旋转，且所述灯臂在旋转时形成绕着所述旋转驱 动单元旋转的3D全息柱面。2. 根据权利要求1所述的裸眼3D全息柱面显示装置，其特征在于，所述多个灯臂包括四 根灯条，每根灯条包括多个彼此呈线状排列的RGB L抓灯珠，各所述RGB L抓灯珠均包括一 组红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素，且当所述RGB L邸灯珠被点亮的部分为需要进行 3D显示的部分，没有被点亮的部分在旋转后使背景透出来，从而形成3D全息柱面。3. 根据权利要求2所述的裸眼3D全息柱面显示装置，其特征在于，所述3D全息柱面显示 装置还包括:固定盘，用于连接所述旋转驱动单元和所述连接臂。4. 根据权利要求3所述的裸眼3D全息柱面显示装置，其特征在于，所述旋转驱动单元包 括依次串接的电机、减速箱、连轴器和内置有控制器的固定盘，所述固定盘包括彼此间隔一 定角度的条状连接槽和设置于所述条状连接槽之间的具有所述控制器的控制电路板，所述 控制器用于对所述3D全息柱面显示装置内的其他部件进行控制。5. 根据权利要求4所述的裸眼3D全息柱面显示装置，其特征在于，所述控制电路板还具 有用于一一对应地驱动所述灯条的全彩L邸驱动忍片组。6. 根据权利要求5所述的裸眼3D全息柱面显示装置，其特征在于，所述固定盘的各个连 接槽呈"十"字形设置于所述固定盘且各连接槽的交点为所述固定盘的中屯、。7. 根据权利要求6所述的裸眼3D全息柱面显示装置，其特征在于，所述依次串接的固定 盘、伺服电机驱动电路、伺服电机W及减速箱被集成为一体地形成为所述旋转驱动单元。8. -种根据权利要求1-7之一所述的基于视觉暂留效应的裸眼3D全息柱面显示装置的 裸眼3D全息柱面显示方法，包括如下步骤： (1) 将待显示视频划分成多个帖图片，所述帖图片包括多个位图数据块，每一个位图数 据块对应于所述RGB L邸灯珠； (2) 将所述各个位图数据块构成的帖图片转换成阵列，即转换成使帖图片的右上角对 应于该阵列的第一个像素点，帖图片的左下角对应于该阵列的最后一个像素点的格式，令C =化r，则该阵列表示为 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为从所述固定盘到所述灯臂之间的连接臂的长度，即3D全息柱面显示区域的显 示半径;h为所述灯臂的长度，即3D全息柱面显示区域的显示高度； (3) 设每根灯条上排列宽度为b的RG化邸灯珠，灯珠数量为m，每根灯条的长度为h，即为 显示区域的高度，则在所述灯条旋转时，位于各灯条上每颗灯珠线速度相同，当通过角度或 位移传感器检测到任意灯条位移一个灯珠的宽度b时，对各灯条进行一次显示数据的刷新； (4) 将所述阵列转化成分发灯臂所需的数据，并在所述RGB LED灯珠位移为b时进行数 据刷新，向所述四个灯臂分别分发数据1#L抓线阵的数据、2#LED线阵的数据、3#L抓线阵的 数据和4#L邸线阵的数据： 分发1#LED线阵的数据：9. 根据权利要求8所述的裸眼3D全息柱面显示方法，其特征在于，所述3D全息柱面显示 装置的显示器区域大小为化巧h，分辨率为m*t，所述灯条的刷新频率为化r/b。10. 根据权利要求8所述的裸眼3D全息柱面显示方法，其特征在于，所述电机的转速为 360.57转/分，W达到24帖/秒的待显示视频图像刷新率。
【文档编号】G03B25/00GK106094412SQ201610712107
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月23日
【发明人】李学生, 吴文杰, 刘亚博
【申请人】成都陌云科技有限公司