真三维显示器制造技术

本发明专利技术提出一个真三维显示器的构造设计，并给出对存储器的容量要求和传送方式，可以满足帧频的要求。此三维显示器可以作为计算机的外部设备使用，其工艺简单，重量也轻，无机械部分，特别适用于ＣＡＤ系统。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

计算机新型外部设备原理及构造现有技术通常的立体图象或三维图像，大体可分成两大类，即(1)双目效应式立体图象就信息量而言，这种方式中左右两眼得到各别的图象信息。(2)在空间某个地方浮现出被摄景物的立体式重显图象这种方式中当左右移动地点时，能看见图象周围侧面的情况。因此，在信息量上要求多眼式的，甚至连续地从各个不同方向上给出图象信息。三维图象这个名词原则上只指第二类方式的显示，只在广义场合才兼指上述两类。三维图象又有用相干光的、不同相干光的、和两者技术的混合。用相干光的是全息摄影，不用相干光的有视差式全景象、透镜板式三维图象。集成摄影，投影式三维图象。属两种技术的混合者为全息编码全息摄影、全息摄影立体象、投影式全息摄影。从实体上说，除全息摄影外都是“照片或透明胶片”，用光学投影或用双眼分别观察。它们都不易用计算机在线处理，并将处理结果即时显示出来。也不是直接用磁性物质存储其信息。1986年日本专利J61107379中提出一种三维显示器，它是将许多透明材料制作的平板显示器叠在一起，来实现具有深度的立体图象，此方案的优点是可以用计算机处理。缺点是所需存储量大，要求存取速度高;并且由于基片的厚度较显示材料的厚度大得多，故从侧面及从顶部不能有完整的图象。该专利中引出的二篇文献(bitVoll6，No8，1984PP110-115及AppliedopticsVol21oct151982P3659)均是反射镜与半反射镜将多个断面图象组成有深度的立体象。前者为了减少镜片数，使用了机械振动设备，它们的体积较大而且笨重，并须要事先取得断面上图象。不能用计算机辅助设计三维物体。目标根据专家予测(计算机世界报1988年第10期)“到1992年图形技术可能是为数不多的发展到顶的领域之一，这并不是图形处理能力到了极限，而是受生理因素决定，图形功能达到一定水平时，再提高人眼已感觉不出来了”。目前CAD从二维到三维线框，再发展到三维实体感，但其三维技术是以二维显示为基础，在此基础上发展了许多技术和算法，如图象旋转时的隐线隐面的处理，三维实体感的光线投射算法等，都是在二维显示器的屏幕上显示三维图象。本专利技术的目标是实现真三维显示，利用本专利技术中的三维显示器显示真三维图象，使人看到的就是真空三维体的体象，无论从正面、后面、左右两侧面或是从顶部观看显示器，看到的图象就和从这些方向看真实物体一样，并且可以利用计算机处理，或利用辅助设计技术设计物体形状。也可显示有限个断面图象。此外，还有一个附带的应用，利用此三维显示器显示多个全页面文件，可以快速切换各个显示页面。工程师们可以利用计算机与此三维显示器(一种新型工作站)设计各种机械零件或机器，设计时直接设计三维形状，而不是设计它们的三个视图。工人们可以直接根据三维显示器上的图象来加工零件，减低对工人技术水平的要求，并使废品率降低。航天科学工作者可以利用它设计卫星的运行轨道。化学家可以用它显示分子结构等等。总之，三维显示器可以适合许多
，并为它们开创新的应用途径，推动科技进步。为四化作出贡献。
技术实现思路
及所属
本三维显示器的基本显示单元是透明的单元立方体，它有六个面，我们只取其中三个正交面作显示面，将这些单元立方体按三个轴向堆放起来粘牢，可以形成各种大小的矩形体，按照计算机可实现的技术和显示要求，适当选取三个方向的尺寸与象素数目。单元显示器的材料必须是透明的，当它们不代表物体的一个象素时不致于遮挡住中心的显示单元，因此应使用晶体或玻璃等透明材料做基底，用液晶、等离子体等做显示材料，它们也必须是透明的。当表示物体的一个象素时，才受激发光或反射光线。另外，电极和引线也用透明金属材料制成，如氧化锡等。平面显示器显示斜线及弧线时用折线近似表示，三维显示器显示斜面及曲面用多面形表示，单元立方体是空心的，它代表一个象素时有三个显示面，因此一个象素根据它在物体表面上的位置，选择三个显示面的一个来显示，这样，存储器必须用三个单元来表示一个立体二值化象素，所需存储量将比前述专利中的方案更大，是它的三倍。但是，我们观察物体时一般只是观察其表面，(透明体除外)，其内部象素看不见。因此显示时主要显示物体的表面，只是在必要时才有选择地显示几个剖面，因此其内部象素也是有选择地显示，甚至不必显示。为了减少存储量及扫描速度，本设计采用有一定占空比的立方显示单元，如果立方显示单元的每个显示面有多个象素，例如有2×2个象素时，该立方单元将包围8个象素，它们应有24个象素显示面，而现在只是在三个显示面上有12个单面象素，我们把显示面之比3∶24＝1/8叫体积占空比，把象素显示面之比12∶24＝1/2叫显示占空比，当每个显示面有4×4个象素时，单元立方体包围64个象素，体积占空比为1/64，它们有192个象素显示面，而现在只有48个单面象素，显示占空比为1/4，占空比愈大，三维量化误差愈大，但不影响三个垂直面上二维图象的量化误差，为了减少三维量化误差，可以在单元立方体内增加一个对角斜面，一般情况，一个立方体内有六个可能的斜面位置，根据单元体在三维显示器中所处位置，增加一个最有可能使用位置上的斜面。可以设想显示同心球体时，此球体的中心与显示器的中心重合，与球体表面在各个部位的切面方向最接近的立方单元内对角面，可作为增加的对角面。这些对角面也必须有相对应的显示存储器单元，这样，每个单元显示体等于有四个显示面。此外，在有一定占空比时，每个显示面上的多个象素可以用来表现一定的灰度，这是空间灰度表现法。每个显示面为2×2时可以显示成一个象素的四级灰度，4×4时可以显示一个象素的16级灰度，也可以显示四个象素各有四级灰度。显示器体的技术涉及液晶显示器的制造，这是已经成熟的技术，显示器的驱动与控制属电子学及计算机技术，整个显示体的组装涉及玻璃加工，金属蒸发溅射或电镀工艺，以及本显示器的专用工艺步骤。进一步开发，可以实现真三维彩色显示，现在已有彩色平板显示器，利用同样方法就可制成三维彩色显示器，只是所须存储量更大，显示扫描速度达不到会产生闪烁，有待存储器及驱动线路的速度提高才能解决。从结构上本专利技术也包含了真三维彩色显示器。如果能解决传输频带的障碍，本专利技术也可用于三维电视接收机，黑白及彩色均可。立方单元的结构可以有不同的设计方案，本设计提出了一个具体方案，它用三个相同形状的显示片嵌装而成(见附图)，完成嵌装的边缘凹凸部分还起到电连接的作用，为了防止接触不良，可以采用焊接或电镀，蒸发等工艺使之连接。本专利技术所述的真三维显示器的优点1.本专利技术的显示器是一个真三维显示体，它能真实地显示物体的形状，可以从前、后、左、右、顶部观察图象各个面的情况，与从这些方向观察真实物体一样。观察者不须配载任何特别眼镜，也不必采用参考光源。2.本显示器可以作计算机的外部设备使用，显示的图象信息可以存在计算机的存储器中或存在附加在计算机中的扩展帧(体)存储器中，并可被计算机加工处理，或用计算机算法产生图象3.本显示器构造简单，主要是小片液晶显示单元组装而成，设有显象管那么多的制造程序。4.本显示器根据实际情况可以很方便地做成各种大小，不同的分辨率及占空比，也可以使用不同的显示材料，得到有存储图象能力的显示功能，甚至可以显示彩色三维图象及活动图象，解决播送频本文档来自技高网...

【技术保护点】
用以实现真三维显示的基本单元是立方显示单元，它具有三个互相垂直的显示面。每个显示面可以有一个或多个显示象素，体积占空比为１或１／ｎ，ｎ＝Ｋ３／２，Ｋ为每个单元显示面上的象素数。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李文余，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]