一种基于高速投影系统的桌面级三维显示器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及三维显示领域，具体涉及一种由三维光场显示原理为基础，采用滚轮式轴承承载透射式屏幕，使用上下同轴同半径等效传动齿轮压缩其机械结构，从而达到小巧便捷轻型的可商用的三维显示装置。
【背景技术】
[0002]全视角三维显示器是一种记录和重现物体上各个点元朝周围各个方向发出光线的方法，与全息显示类似。它不仅可以真实的再现物体的空间特性，还可以正确的记录物体的遮挡关系。观察者可以从不同角度观察到相应位置的画面，长时间观看也不会产生不良生理反应。观察者无需借助任何工具就能进行观察。是一种360度裸眼观看的三维显示技术。
[0003]现有的三维显示器大多采用三维光场显示技术，存在体积庞大，结构复杂，难以民用等问题，一定程度上削弱了三维图像的展示效果。其体积大，结构不紧凑，重量大，移动困难，不易携带等特点也限制了三维显示器的市场规模。
[0004]现有的三维显示器大多采用反射式屏幕，并且在其上方安装高速投影机系统，这样无疑加大了显示器体积，机器下方空间难以得到有效利用。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种基于高速投影系统的桌面级三维显示器，本实用新型不仅需要进行位置及高度固定，又同时需要带动其高速旋转的机械结构，同时下方不能有任何物件遮挡其入射光路，有效的解决上述问题。
[0006]根据本实用新型的一方面，提供一种基于高速投影系统的桌面级三维显示器，包括壳体、光学系统装置、机械运动装置部件，所述壳体上方为光学系统装置，重建三维场景水平360度的光场信息；壳体下方为机械运动装置，调节位置及高度，带动屏幕高速旋转，控制屏幕转速。
[0007]所述光学系统装置包括投射式光栅屏幕、LED光源、投影机系统、平面镜、投影镜头、光耦；所述机械运动装置包括伺服电机、传动齿轮杆、传动轮、齿轮盘、屏幕卡盘、轴承部分，另外包括中层隔板、轴承卡槽、支撑杆、音响系统、电源系统、轴承部分。
[0008]所述LED光源设在轴承卡槽底端一侧，投影机系统设在中层隔板上，与LED光源相对，平面镜设有两块，相对设置，投影镜头与平面镜相对，所述投射式光栅屏幕设在屏幕卡盘上，与投影镜头相对，所述光耦设在轴承卡槽底端另一侧；所述LED光源发出光源，照射至投影机系统，经过平面镜，平面镜反射后，垂直入射到投影镜头，最后投影至整个光栅屏
[0009]所述伺服电机设在壳体的底部中央位置，通过轴连接齿轮盘，屏幕卡盘设在轴承卡槽上，之间采用轴承部分连接，所述传动齿轮设有两个，通过轴承杆连接，一个传动齿轮与齿轮盘啮合，另一个传动齿轮与屏幕卡盘啮合；所述中层隔板设在壳体中间位置，中层隔板与壳体之间通过若干支撑杆连接支撑，所述音响系统、电源系统设在壳体底板上；所述机械运动装置为由电机高速旋转，带动上方齿轮盘转动，齿轮盘带动传动轮转动，传动轮将转速带至屏幕卡盘，屏幕卡盘带动光栅屏幕高速旋转。
[0010]本发明的有益效果:1、桌面级三维显示器的结构设计，大大压缩了三维显示器的体积。整体结构紧凑精巧，所占空间小，所有零件集成度高，便于运输，携带。零件便于更换，互换性好；2、显示器机采用全封闭结构，减少外了界环境对内部结构和光学显示器件的干扰。3、将光源结构以透射方式隐藏在机身下方。将机械传动方式以立体的方法组合，大大节省了机器占地空间。4、该机械结构，不仅可以使屏幕悬空固定，而且依然可以带动其进行高速旋转，为下方光路预留了空间，解决了屏幕从下方固定遮挡光路的问题，让透射式机身设计成为了可能。
【附图说明】
[0011]图1为本发明整体结构示意图；
[0012]图2为本发明的主视图；
[0013]图3为本发明的左视图；
[0014]图4为本发明的俯视图；
[0015]图5为本发明部分结构放大图。
具体实施方案
[0016]下面结合附图和实施例来详细解释本发明的实施方式。
[0017]如图1-5所示，一种基于高速投影系统的桌面级三维显示器，包括壳体、光学系统装置、机械运动系统装置。如图1所示，所述壳体上方为光学系统装置，下方为机械运动装置。所述光学系统装置主要包括:投射式光栅屏幕001，LED光源002，投影机系统005，平面镜003，006，投影镜头004，光耦008，所述机械运动部分包括伺服电机011，传动齿轮杆013，014，齿轮盘015，屏幕卡盘019，轴承部分020.另外包括中层隔板010，轴承卡槽007，支撑杆012，音响系统016，电源系统017，轴承部分019。
[0018]所述机械运动装置为由电机011高速旋转，带动上方齿轮盘015转动，齿轮盘015带动传动轮014，013转动，传动轮013将转速带至屏幕卡盘018，屏幕卡盘018带动光栅屏幕001高速旋转。光学部分运动为自LED光源002发出光源，照射至投影机系统005，经过平面镜003，平面镜006反射后，垂直入射到投影镜头004，最终投影至整个光栅屏幕001，其中还可以由光耦器件008采集屏幕旋转数据将其实时传回中央处理器009，由中央处理器009精确控制同步投影时间，完成一套成熟的三维成像系统。
[0019]在本实施例中，在光学系统装置中，本实用新型采用了单色LED作为光源，以常亮方式照射作为空间光调制器件的DMD数字微镜片，光线依次通过DMD数字微镜片、TIR棱镜、平面镜，进行多次折射和反射后垂直入射进入短焦距的投影镜头，镜头将图像光源扩束在整个高速运动的光栅屏幕表面。经光栅对其反射角度进行控制从而重建了三维场景水平360度的光场信息。
[0020]在本实施例中，在机械运动装置中，本实用新型采用了伺服电机作为运动装置，在上方安装同轴定制的PC齿轮转盘，该转盘带动一个半径为其五分之一的小齿轮，将其转速传递给上方的屏幕齿轮卡盘。上下运动的大齿轮半径与小齿轮半径比为5:5:1。屏幕齿轮卡盘的固定在下方的轴承之上，轴承为半径400mm的滚珠轴承，可以将屏幕悬空支撑在仪器上方，如图5。这种机械结构节省了下方空间并为光路预留了位置。
[0021]在屏幕最外部分贴小块反光片，在下方放置光电传感器来实时检测屏幕的转速状况，严格控制屏幕转速。使其配合高速投影机投射的图像序列。
[0022]在图像源部分，构建于计算机的三维数据生成平台对三维信息进行处理，获取生成三维图像的光场信息。使用二维的记录方法来记录在空间中每一个水平视角的光场信息。当收集了足够多的二维信息时就可以在投影仪投射并在空间中重建360度的可视的三维物体。
[0023]整个系统的运作流程为:通过计算机数据生成平台对三维数据源进行处理，得到所需的三维图像数据，经由高速接口电路将数据准确地发送到高速投影机的储存器中，主控芯片对位置传感模块传回的柱面光栅屏位置状态实时监测，一旦监测到屏幕处于起始位置的触发信号，就读取储存器中的图像数据，并发送给空间光调制器进行显示完成第一幅图像的瞬时投影，结着将一系列二维图像按顺序显示并同步投影到旋转的光栅屏幕上，再经投影镜头投射到同步旋转的光栅显示屏上，从而实现三维显示。
[0024]以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种基于高速投影系统的桌面级三维显示器，其特征在于:包括壳体、光学系统装置、机械运动装置部件，所述壳体上方为光学系统装置，重建三维场景水平360度的光场信息；壳体下方为机械运动装置，调节位置及高度，带动屏幕高速旋转，控制屏幕转速。2.根据权利要求1所述的一种基于高速投影系统的桌面级三维显示器，其特征在于:所述光学系统装置包括投射式光栅屏幕、LED光源、投影机系统、平面镜、投影镜头、光耦；所述机械运动装置包括伺服电机、传动齿轮杆、传动轮、齿轮盘、屏幕卡盘、轴承部分，另外包括中层隔板、轴承卡槽、支撑杆、音响系统、电源系统、轴承部分。3.根据权利要求1或2所述的一种基于高速投影系统的桌面级三维显示器，其特征在于:所述LED光源设在轴承卡槽底端一侧，投影机系统设在中层隔板上，与LED光源相对，平面镜设有两块，相对设置，投影镜头与平面镜相对，所述投射式光栅屏幕设在屏幕卡盘上，与投影镜头相对，所述光耦设在轴承卡槽底端另一侧；所述LED光源发出光源，照射至投影机系统，经过平面镜，平面镜反射后，垂直入射到投影镜头，最后投影至整个光栅屏幕。4.根据权利要求1或2所述的一种基于高速投影系统的桌面级三维显示器，其特征在于:所述伺服电机设在壳体的底部中央位置，通过轴连接齿轮盘，屏幕卡盘设在轴承卡槽上，之间采用轴承部分连接，所述传动齿轮设有两个，通过轴承杆连接，一个传动齿轮与齿轮盘啮合，另一个传动齿轮与屏幕卡盘啮合；所述中层隔板设在壳体中间位置，中层隔板与壳体之间通过若干支撑杆连接支撑，所述音响系统、电源系统设在壳体底板上；所述机械运动装置为由电机高速旋转，带动上方齿轮盘转动，齿轮盘带动传动轮转动，传动轮将转速带至屏幕卡盘，屏幕卡盘带动光栅屏幕高速旋转。5.根据权利要求3所述的一种基于高速投影系统的桌面级三维显示器，其特征在于:LED光源以常亮方式照射，经过投影镜头、平面镜，进行多次折射和反射后垂直入射进入短焦距的投影镜头，镜头将图像光源扩束在整个高速运动的光栅屏幕表面；经光栅对其反射角度进行控制从而重建了三维场景水平360度的光场信息。
【专利摘要】一种基于高速投影系统的桌面级三维显示器，包括壳体、光学系统装置、机械运动装置部件，所述壳体上方为光学系统装置，下方为机械运动装置。所述光学系统装置包括投射式光栅屏幕、LED光源、投影机系统、平面镜、投影镜头、光耦；所述机械运动装置包括伺服电机、传动齿轮杆、传动轮、齿轮盘、屏幕卡盘、轴承部分，另外包括中层隔板、轴承卡槽、支撑杆、音响系统、电源系统、轴承部分。本实用新型大大压缩了三维显示器的体积。整体结构紧凑精巧，所占空间小，所有零件集成度高，便于运输，携带。零件便于更换，互换性好；显示器机采用全封闭结构，减少外界环境对内部结构和光学显示器件的干扰。
【IPC分类】G02B27/22
【公开号】CN204883063
【申请号】CN201520393076
【发明人】唐萍, 陈宇鹏, 谭杰文, 朱振威, 史浩, 马明
【申请人】武汉映未三维科技有限公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年6月9日