专利名称：全方位显示系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种显示技术，确切地讲是一种利用视觉暂留作用获得持续地全方位显示效果的方法与实现该方法的装置。
在现有技术中，任何涉及需要显示的画面(包括平面画面、立体画面、立体物的某一个指定面及动态画面，以下统称显示面)都只能在一定的范围内被观察到，即使显示面极为清晰，也只能在正对显示面的一定角度范围内被观察清楚。而不能在其侧面，更不能在其背面看到它，即使在其正面，也会因视角的倾斜而降低观察效果。
为克服该缺陷，在实际应用中，往往制作几个相同的显示面，面对几个方向均匀布置，以使其在较大范围内被观察到。例如，置于大厅或高大建筑物上的信息显示屏、时钟或广告牌，就是采用该方法达到扩大视野的效果。但这种采用多个显示面的简单组合，仍无法使处于任意位置的观察者都获得正对显示面观察的视觉效果。
在现有技术中，人们也曾利用视觉暂留作用，采取连续通过人眼，并按一定规律逐渐变化的静止画面来产生电视、电影或动画效果，但观察者也不可能在任意位置看到这一效果。
本发明的目的是提出一种方法，与实现这种方法的装置，利用视觉暂留作用，通过使需要观察的显示面在视觉暂留的时限内，循环重复出现于其周围的观察者眼中，从而获得持续地全方位显示的视觉效果。
本发明所提供的全方位显示系统包括显示部分、旋转部分与辅助部分。其显示部分包括以显示面为主体物构成的显示屏与消隐装置;旋转部分包括垂直旋转体与水平旋转体;辅助部分包括基座、“U”形支架、免视板、抗风透明壳体与透明外壳。其特征是基座上按装有旋转装置，其旋转部分与显示屏相接，在显示屏的正面装有与之同步旋转的消隐装置。
本发明的技术方案是使显示面连续地翻滚旋转(即同时绕水平轴与垂直轴旋转)，从而不断地、周而复始地循环扫过一个以显示面为中心的球形区域。而在显示面前按装有与其同步翻滚旋转的消隐装置。消隐装置的作用是限制观察范围，其目的是使显示面只能在旋转到正对观察者的位置时，才能被观察者看到，而当显示面继续向前转过一个微小的角度后，由于消隐装置的作用，显示面的影像即从观察者的眼中消失，(从而避免了显示面在旋转时各不同朝向的影像相互迭加)由于视觉暂留作用，该显示面的印象还将保留一个短暂的瞬间，而当此印象尚未消失时，显示面又转回到观察者的正面。而被重新看到，周而复始，通过旋转运动与消隐装置的共同作用可获得在此显示面周围的一个球形区域内任意位置的观察者，都始终看到显示面正对自己的视觉效果，也即全方位显示效果。显然，显示面本身在显示的状态下，必须是明亮的(自身发亮或被照亮)。
在实际应用中，由于翻滚性的水平旋转实现难度较大，在一般场合下，更宜实施显示面仅绕垂直轴旋转的准全方位显示系统，可使观察者在其所处位置与显示面的高度相差不大的情况下，仍可获得显示面始终正对自己的视觉效果。
下面结合说明书附图所描述的实施例，对本发明的原理方法与结构特点作进一步的说明附
图1，是本发明全方位型结构示意图。
附图2与附图3分别是附图1的俯视图与左视图。
附图4，是简化的全方位型结构示意图。
附图5，是准全方位型结构示意图。
附图6，是附图5的俯视图。
附图7是偏置的准全方位型结构示意图。
附图8，是附图7的俯视图。
附图中1-显示屏，2-消隐装置，3-水平抗风壳体，4-箕形免视板，5-水平电机，6-水平轴承，7-“U”形支架，8-水平旋转体，9-垂直抗风壳体，10-外壳，11-基座，12-垂直电机，13-进风口，14-导风管，15-排风口，16-平衡块，17-外壳进风口，18-外壳出风口。
如附图1，2，3所示，显示屏〔1〕根据所显示内容的不同，其显示面(附图中注有“A”字样的面)可以是立体物的某一个指定面，或者是具有任何几何形状的平面或立体画面，也可以是动态的。无论显示面采用何种形式，应共同满足的一个基本条件是所显示的画面必须是明亮的，在显示面前按装的消隐装置〔2〕，在这一方案中可采取由一组不透明不反光的暗色调薄片横竖交叉制成，其作用是避免画面的迭加。即只能使显示面转到正对观察者的位置时(观察者的位置在显示面周围是任意的)才能被观察者看到，由于高速旋转会产生很大的风阻，因此整个水平旋转部分被一光滑透明的水平抗风壳体〔3〕所包容，这一抗风壳体的表面是一种旋转对称面(如图中的园柱面)，以上部分共同由水平电机〔5〕驱动作同步旋转，水平电机也可以由其他动力装置替代，但都要求工作平稳、连续。水平旋转部分的另一端由水平轴承〔6〕所支承，水平轴承可以是磁悬浮轴承或其他高速轴承，〔5〕与〔6〕同由“U”形支架〔7〕所支持，由于显示屏作水平旋转时，其所显示的图像将交替出现向上与向下的位置，为避免正像与倒像的叠加，“U”形支架上还固定有一件不作水平旋转的箕形免视板〔4〕，当显示屏〔1〕处于倒像位置时，将其遮挡免视。
“U”形支架〔7〕连同其支持物〔1〕〔2〕〔3〕〔4〕〔5〕〔6〕由垂直电机〔12〕驱动，一起绕垂直轴旋转。同理，整个垂直旋转部分也由一具有旋转对称面的透明抗风壳体〔9〕所包容并同步旋转，垂直电机〔12〕按装在基座〔11〕上。在以上装置的外面设置有一个安装在基座〔11〕上的透明外壳〔10〕以使整个系统得到保护。
为保证显示面在视觉暂留的时限内重复出现，垂直转轴的转速V1应大于16周/秒。例如选在20～60周/秒。而水平转轴的转速V2则由垂直转速V1与消隐角α确定即V2＝V2×360°/α其中消隐角α是指显示面上被消隐装置分割的任一图像单元(或称象素)在显示面旋转过程中，从观察者眼中出现到消失，显示面所转过的角度，消隐角的大小取决于消隐装置的具体结构与尺寸，消隐角越小，图像的清晰度越高，但显示面的水平转速与亮度也要更高。
在这种显示状态下，在显示系统的正上方仍有一个范围不大的盲区。
当显示面所要照顾的俯仰角不大的时候，显示面的水平旋转可由水平俯仰振动所替代，如附图4所示，设水平振动的仰角为β，俯角为γ，其每秒的振动次数为n。
则n＝ (β+γ)/(α) ×V1×次/周这种结构的俯仰振动可由曲轴或偏心轮驱动，显然采用这种方式时，其振动部分的重量应当不太大，而且同5振动的机风壳体也是必要的。
图1和图4描述的实施例中的消隐装置，可以是上述的由薄片组成的网格结构，也可以是由三角形、方形、六角形或圆形的薄壁管所组成的密集的矩阵式结构，这样，每一个小框格或每一支管的底部形成一个象素，由大量象素的集合构成一个完整的显示面，显示面象素越多，每个象素所占的视角越小，图象越清晰。
为了保证所显示画面的完整性效果要求构成消隐装置的材料尽量薄，以使其给显示面造成的事实上的暗色条纹，能够被明亮的显示面的位移所填补，以求达到显示面在视觉上是完整的。
消隐装置的四周应由坚固的框架来支持与固定，并且其面积要略大于显示面，以使观察者必须透过消隐装置才能看到显示面。
在此高速旋转状态下，为保证视觉反应，显示面必须有足够的亮度，所以应采用光电转换效率高的冷光源，并在必要时进行风冷。另一方面，本发明在实际制作时，其旋转部分，必须注意合理配重以达到动平衡要求。
附图5，6示出了准全方位显示系统的结构原理，在这种结构中，显示屏〔1〕连同其消隐装置〔2〕直接与垂直电机〔12〕连接，其消隐装置是一组相互平行的栅板，栅板也是由不透明不反光的暗色调薄片制作的，此种结构的旋转部分也由一透明的抗风壳体〔9〕所包容并一起旋转，为对旋转部分因摩擦和照明等原因产生的热量进行冷却，可加装风冷装置，风冷的动力可来自旋转部分本身，即，在抗风壳体的表面开一个或数个处于迎风面的进风口〔13〕，并开一个或数个背风的排风口〔15〕，当抗风壳体与其所包容的部分一起旋转时，即可吸入强劲的冷风，此风经引风管〔14〕的导引，吹向旋转部分的中部，为冷却均匀，引风管的未端扩展成与旋转轴平行的扁平开口，此风由于离心力的驱使，从中心向四周吹过所有发热部位，最后离散到抗风壳体的边缘，经排风口排出，同时在外壳〔10〕上端与下端的适当部位也要开一个或数个进风口〔17〕与出风口〔18〕，以使旋转体内排出的热风能从外壳上端的出风口及时逸出，而从外壳下端的进风口吸入外部的较冷空气。外壳上出风口的排风，依靠的是热空气上升的自然通风原理，若旋转体内产生的热量较大，以致于仅靠自然通风已不能及时排出时，可加装机械排风装置。
附图6中的箭头表示旋转方向。
显然，上述的风冷装置在本发明的各实施例中都可应用。
当显示屏〔1〕采用偏置结构时(如附图7、8所示)应加入平衡块〔16〕。
在附图5、6与附图7，8所示的准全方位显示结构中，其消隐装置，除上述的平行栅板结构外，还可以采用一体化的导光板，即在平行均布的栅板间填充透明材料，以将整组栅板粘接在一起，但各种透明材料在光照下都会产生不同程度的泛光，这种泛光作为背景光会与显示面的影像叠加，而降低显示面影像的对比度，因此，应尽量选用其折射率接近大气折射率的透明材料。
如图5，6与图7，8所示的准全方位显示结构，当显示面处在高于或低于观察者的位置时，显示面宜以一定的角度向下或向上倾斜，以利观察。在图7，8所示的偏置结构中，即假设其高于周围的观察者，而将其制作成向下倾斜的方式。
另外，在上述各种显示系统中抗风壳体处于显示面背后的部分，可以是不透明的。
处于旋转状态的显示屏，其内部照明与显示动态内容时显示面与外部信息源之间的电气联接，可采用固定在旋转部分的导电簧与固定在相对静止部分的导电环之间的弹性接触来实现，(如电机转子与外部的电联接)这种联接可根据需要制作成多路的。
本发明的优点是有效显示范围广，在以此显示面为中心的球形区域(全方位显示)或360度环周(准全方位显示)任意位置的观察者均可获得正对显示面观察的视觉效果。
权利要求
1.一种全方位显示系统，其方法特征是利用视觉暂留作用，使带有消隐装置的显示屏，安装在旋转动力体上，通过显示屏的旋转运动与消隐装置的共同作用，使需要显示的画面，在视觉暂留的时限内，循环重复出现在其周围的观察者眼中，给观察者留下全方位显示的视觉效果。
2.一种全方位显示系统，包括显示屏〔1〕与基座〔11〕，其结构特征是基座上安装有旋转装置，其旋转部分与显示屏相接，在显示屏的正面有一与显示屏同步旋转的消陷装置〔2〕。
3.根据权利要求2所述的全方位显示系统，其特征是旋转装置包括一由垂直电机〔12〕驱动而沿铅垂轴旋转的“U”型支架〔7〕和由支架支承的水平电机〔5〕，水平电机的旋转部分与显示屏〔1〕相接，显示屏正面的消隐装置〔2〕是由薄片横竖交叉构成的网络结构或是由薄壁细管组成的矩阵结构。在水平旋转体〔8〕一侧装有一块与水平旋转轴线平行但并不绕水平轴线旋转的免视板〔4〕。
4.根据权利要求2所述的全方位显示系统，其特征是水平旋转也可由水平振动来替代。
5.根据权利要求2所述的全方位显示系统，其特征是在准全方位显示时，只有垂直旋转部分，显示屏〔1〕直接与垂直电机〔12〕相接，此时显示屏正面的消隐装置〔2〕是一组相互平行的栅板或导光板。
6.根据权利要求2，3，4和5所述的各显示系统，其特征是显示屏〔1〕在显示的状态下，其显示面从整体上讲是明亮的。
7.根据权利要求2，3，4和5所述的各显示系统，其特征是其旋转部分都分别由表面光滑的透明抗风壳体〔3〕与〔9〕所包容并同步旋转。
8.根据权利要求2，3，4和5所述的各显示系统，其特征是所有旋转部分都应符合动平衡要求。
9.根据权利要求2，3，4和5所述的各显示系统，其特征是旋转或振动的驱动装置可以是电动机或其他动力机构。
10.根据权利要求2，3，4和5所述的各显示系统，其特征是抗风壳体上有由进风口〔13〕，出风口〔15〕和引风管〔14〕组成的风冷装置。
11.根据权利要求2，3，4和5所述的各显示系统，其特征是在基座〔11〕上装有一只透明外壳〔10〕，其上也开有外壳进风口〔17〕和外壳出风口〔18〕。
12.根据权利要求5所述的准全方位显示系统，其特征是显示面可向上或向下倾斜。
全文摘要
本发明所叙述的全方位显示系统，是一种显示方法与实现该方法的装置，它是利用视觉暂留作用，使带有消隐装置的显示面由旋转动力体驱动作高速旋转，以使显示面在视觉暂留在时限内，循环重复出现在它周围的观察者眼中，从而获得在此显示面周围任意位置的观察者都始终看到显示面正对自己的视觉效果，即全方位显示效果。
文档编号G09F13/36GK1069357SQ9110650
公开日1993年2月24日 申请日期1991年8月3日 优先权日1991年8月3日
发明者李哲安, 陈可芬, 李维庆 申请人:李哲安, 陈可芬, 李维庆