专利名称：一种空间立体显示装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于显示技术领域，特别是涉及一种空间立体显示装置。
背景技术：
一般的立体仪器都是设法使图像在眼中有立体感，并不能实现真正意义上的立体成像，将物体的立体像独立出来并悬浮在空中。真三维显示技术是一种全新的三维图像显示技术。真三维显示技术在空间直接成像，它的成像原理是利用两束相交的红外激光交叉作用直接在三维数据场中生成，其图像空间具有多视角、全视景、多人同时观察的优点，物理景深清晰，能更好地展现实际情景。要得到可视效果良好的动态三维立体图像，需要两束激光的交叉点按照指定的寻址路线不断移动，并保证有一定的扫描频率，因为只有在较高的扫描频率下，才可以保证图像完整。图像刷新时，可以通过改变显示的图像以实现动画效果。·因此，精准控制两束激光交叉点在指定寻址路线上移动非常关键。如图I所示，一般情况下，两束激光扫描面相互垂直，分别由一个光电调整单元和二维XZ方向及YZ方向的扫描单元构成，参照图1，分别由第一激光源1-1和第二激光源2-1发出两束不同波长的激光，通过第一激光源1-1和第二激光源2-1上带有的透镜聚焦，然后对应送至第一光电调节器1-2和第二光电调节器2-2，经调节后，并再次分别送到第一透镜1-3和第二透镜2-3以获得满意的光源，该光源分别进入XZ扫描单元1-4和YZ扫描单元2-4中的二向镜进行分离，经分离后传递给各自对应的二维扫描仪，二维扫描仪通过数字频率合成器解释控制其地址来获得其在成像空间30中正确的寻址点，从而实现成像空间30中的三维成像。计算机3通过3D调制器24上的3D接口和3D软件控制激光相交点的偏移量来调整X、Y、Z坐标在成像空间30中的位置，其中，所要显示的三维图像预先以空间点阵或者函数的形式导入计算机3中，以便计算机3通过3D调制器24进行实时控制。上述空间立体显示方式利用两束激光寻址，装置的结构较为复杂，不易控制。
实用新型内容(一)要解决的技术问题本实用新型要解决的技术问题是如何简化空间立体显示装置的结构，并使其易于控制。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种空间立体显示装置，其包括激光源，与3D调制器相连；二维扫描单元，与所述3D调制器相连，所述二维扫描单元接收所述激光源发出的激光，并受所述3D调制器控制以将该激光按照一定的寻址信息扫描在可变等倾半反半透单元上；可变等倾半反半透单元，接收所述二维扫描单元扫描在其上的激光，对该激光中的一部分光进行反射，形成第一束反射光，以及对另一部分光进行透射，所透射的光经反射后射出，形成第二束反射光，所述第一束反射光和所述第二束反射光交叉作用于成像空间，形成发光点；动力源及位置传感器单元，与所述可变等倾半反半透单元相连，以控制所述两束反射光交叉作用于成像空间的位置；成像空间，其内部设置有上转换材料，上转换材料受所述两束反射光形成的交叉点的作用，形成发光点。其中，所述可变等倾半反半透单元包括半反半透膜和位于其下方的反射镜，所述半反半透膜和反射镜所反射的两束反射光的交叉点作用在所述上转换材料上。其中，所述反射镜下方设置有与其相连的所述动力源及位置传感器单元，所述动力源及位置传感器单元与所述3D调制器相连，以控制所述反射镜位置移动。其中，所述反射镜相对于所述半反半透膜倾斜设置。其中，所述上转换材料均匀分布于所述成像空间内。优选的，所述激光源和二维扫描单元之间设置有透镜，实现对所述激光源发出的激光进行会聚。(三)有益效果上述技术方案所提供的空间立体显示装置，通过设置可变等倾半反半透单元，实现了一组激光源和二维扫描单元就能进行三维立体图像显示，简化了装置结构，易于控制，且能够实现多视角、全视景、多人同时观察。
图I是现有技术中真三维立体显示成像控制模型示意图；图2是本实用新型实施例中空间立体显示装置的结构示意图。其中，1-1 :第一激光源；1_2 :第一光电调节器；1_3 第一透镜；1_4 :XZ扫描单兀；2-1 :第二激光源；2-2 :第二光电调节器；2-3 :第二透镜；2-4 YZ扫描单元；3 :计算机；10 激光源；11 :透镜；12 :二维扫描单元；20 :可变等倾半反半透单元；21 :半反半透膜；22 :反射镜；23 :动力源及位置传感器单元；24 3D调制器；30 :成像空间；31 :上转换材料。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。图2示出了本实施例中空间立体显示装置的结构示意图，参照图示，该显示装置包括激光源10、二维扫描单元12、可变等倾半反半透单元20、动力源及位置传感器单元23、成像空间30和3D调制器24。具体地，可变等倾半反半透单元20包括半反半透膜21和设置在其下方且相对于其倾斜的反射镜22。反射镜22下方设置有与其相连的动力源及位置传感器单元23，由动力源及位置传感器单元23控制反射镜22相对于半反半透膜21进行垂直上下移动。半反半透膜21可将入射在其表面上的激光束分离为反射光与透射光两束光,透射光穿过半反半透膜21后经反射镜22反射，又经半反半透膜21折射后射出，实现一束激光经过可变等倾半反半透单元20之后变成两束相交叉的激光。反射镜22的倾斜设置才能够实现经过可变等倾半反半透单元20的两束反射光相交叉，若反射镜22平行于半反半透膜21设置，则两束反射光平行射出，不会相交，就不能实现对成像空间30的作用。成像空间30内设置有上转换材料31，其中，上转换是将长波长光转换为短波长光发射的过程，其应用涉及短波长激光、红外探测与显示、生物标记、光学通讯、防伪等领域；上转换材料是一种红外光激发下能发出可见光的发光材料，即将红外光转换成可见光的材料，其特点是所吸收的光子能量低于发射的光子能量，这种现象违背Stokes定律，因此又被称为反Stokes定律发光材料；经由可变等倾半反半透单元20之后的两束反射激光最后交叉作用于上转换材料31上，激发上转换材料31发光，形成发光点。上转换材料31均匀分布于成像空间30中，以实现空间立体显示发光的一致性，若上转换材料31不均匀分布，则会在空间立体显示中出现局部亮暗不良，影响显示效果。上转换材料31均匀分布在成像空间30内，制成高密度立体形态的显示装置而且保证其各向同性及透明度，实际实验过程中发现的性能较优越的上转换材料主要是掺杂稀土元素的固体化合物，如掺杂稀土离子·的氟化物玻璃、掺杂稀土离子的硫化物玻璃、掺杂稀土离子的碲酸盐玻璃、掺杂稀土离子的铋酸盐玻璃、掺杂稀土离子的锗酸盐玻璃、掺杂稀土离子的卤氧化物玻璃。稀土就是化学元素周期表中镧系元素一镧(La)、铺(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、礼(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钦(Ho)、铒(Er)、钱(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素一钪(Sc)和钇(Y)，共17种元素，称为稀土元素。本实施例中，所要显示的三维图像预先以空间点阵或者函数的形式导入计算机中，计算机通过3D调制器24进行实时控制。3D调制器24与激光源10相连，对激光源10发出的激光进行调制；3D调制器24与二维扫描单元12相连，二维扫描单元12中集成有二向镜，二向镜对激光源10发出的激光进行处理，3D调制器24通过控制二维扫描单元12实现对激光的地址的解释和控制；3D调制器24还与动力源及位置传感器单元23相连，由3D调制器24控制动力源及位置传感器单元23对反射镜22的位置进行调整。3D调制器24通过分别调整控制激光源10发出的激光强度、二维扫描单元12及可变等倾半反半透单元20对激光寻址点的控制，实现成像空间30内发光点按照一定频率发光。为了调整激光源10发出的激光的强度，也可设置如图I所示的透镜11，实现激光的会聚。本实施例的空间立体显示装置的具体工作原理为，经3D调制器24调制的激光源10发射的激光投射到可变等倾半反半透单元20上，经由可变等倾半反半透单元20的反射与透射分割为两束激光，交叉作用于成像空间30中的上转换材料31体素点，经过上转换材料31的两次共振吸收，发光中心电子被激发到高激发能级，然后向下能级跃迁就产生可见光的发射，由此，成像空间30中受激光交叉点作用的上转换材料31上就形成一个发光的亮点。二维扫描单元12依次扫描可变等倾半反半透单元20，则在空间形成面图形(非水平面)，随着可变等倾半反半透单元20的动力源及位置传感器单元23调节反射镜22在垂直方向移动，则会在成像空间30的不同空间层面上形成相应的面图形(非水平面)。激光交叉点依照这种轨迹在成像空间30中进行三维空间的寻址，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。利用这种显示方式，肉眼就可以看到360°全方位可视的三维立体图像，这是目前所使用的二维显示和虚拟三维显示等技术无法比拟的。[0030]本实施例的立体显示单元主要由两个部分组成图像引擎和显示模块。由于成像空间是透明的，所以通过计算机控制两束激光交叉点在具有上转换材料31的成像空间30内按照指定的轨迹作寻址扫描，就可以观察到因两束相交激光激发上转换材料31而主动发光的三维立体图像了。图像引擎的功能是把图像数据处理成适当的形式，控制外围设备指挥激光束的运动以及光电开关的闭合，以便按预定的地址扫描，在空间产生体素，显示单元的信息。由以上实施例可以看出，本实用新型通过设置可变等倾半反半透单元，使激光源投射到可变等倾半反半透单元上的激光，经由可变等倾半反半透单元的反射与折射分割为两束激光交叉作用于成像空间的上转换材料，激发上转换材料发光，形成发光点，依照某种 轨迹在上转换材料中进行三维空间的寻址扫描，可以显示出同激光交叉点运动轨迹相同的三维立体图形，该空间立体显示装置不仅结构简单，易于控制，而且能够实现多视角、全视景、多人同时观察。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种空间立体显示装置，其特征在于，包括 激光源，与3D调制器相连； 二维扫描单元，与所述3D调制器相连，所述二维扫描单元接收所述激光源发出的激光，并受所述3D调制器控制以将该激光按照一定的寻址信息扫描在可变等倾半反半透单元上; 可变等倾半反半透单元，接收所述二维扫描单元扫描在其上的激光，对该激光中的一部分光进行反射，形成第一束反射光，以及对另一部分光进行透射，所透射的光经反射后射出，形成第二束反射光，所述第一束反射光和所述第二束反射光交叉作用于成像空间，形成发光点； 动力源及位置传感器单元，与所述可变等倾半反半透单元相连，以控制所述两束反射光交叉作用于成像空间的位置； 成像空间，其内部设置有上转换材料，所述上转换材料受所述两束反射光形成的交叉点的作用，形成发光点。
2.如权利要求I所述的空间立体显示装置，其特征在于，所述可变等倾半反半透单元包括半反半透膜和位于其下方的反射镜，所述半反半透膜和反射镜所反射的两束反射光的交叉点作用在所述上转换材料上。
3.如权利要求2所述的空间立体显示装置，其特征在于，所述反射镜下方设置有与其相连的所述动力源及位置传感器单元，所述动力源及位置传感器单元与所述3D调制器相连，以控制所述反射镜位置移动。
4.如权利要求2所述的空间立体显示装置，其特征在于，所述反射镜相对于所述半反半透膜倾斜设置。
5.如权利要求I所述的空间立体显示装置，其特征在于，所述上转换材料均匀分布于所述成像空间内。
6.如权利要求I所述的空间立体显示装置，其特征在于，所述激光源和二维扫描单元之间设置有透镜，实现对所述激光源发出的激光进行会聚。
专利摘要本实用新型公开了一种空间立体显示装置，包括激光源，与3D调制器相连；二维扫描单元，与3D调制器相连，其接收激光源发出的激光，并受3D调制器控制以将该激光按照一定的寻址信息扫描在可变等倾半反半透单元上；可变等倾半反半透单元，接收二维扫描单元扫描在其上的激光，对该激光中的一部分光进行反射，以及对另一部分光进行透射，所透射的光经反射后射出，该两束反射光交叉作用于成像空间，形成发光点；动力源及位置传感器单元，与可变等倾半反半透单元相连；成像空间，其内部设置有上转换材料。本实用新型能够实现一组激光源和二维扫描单元就能进行三维立体图像显示，简化了装置结构，易于控制，且能够实现多视角、全视景、多人同时观察。
文档编号H04N13/04GK202771106SQ20122034272
公开日2013年3月6日 申请日期2012年7月13日 优先权日2012年7月13日
发明者辛燕霞, 朴承翊, 杨玉清 申请人:京东方科技集团股份有限公司, 成都京东方光电科技有限公司