在空气中实现裸眼三维成像的设备和方法技术

本申请提供了一种在空气中实现裸眼三维成像的设备和方法，涉及无介质空中成像应用领域，首先通过体三维显示机构漫反射高速投影机投影，此时投影像源被二维投影漫反射屏幕上，然后随着漫反射屏幕的转动(整个体三维显示机构都在转动，而高速投影机可以高频转换像源视角来配合体三维显示机构，所以漫反射屏幕始终保持成像)形成空间发光体素(根据视觉暂留原理形成三维错觉)，该空间发光体素被光波导板成像于空中，从而实现在空气中实现裸眼三维成像效果。像效果。像效果。

【技术实现步骤摘要】
在空气中实现裸眼三维成像的设备和方法


[0001]本专利技术涉及无介质空中成像应用领域，尤其提供了一种在空气中实现裸眼三维成像的设备和方法。

技术介绍

[0002]视觉暂留效应，又称余晖效应，1824年由英国伦敦大学教授皮特.马克.罗葛特在他的研究报告《移动物体的视觉暂留现象》中最先提出。人眼在观察景物时，光信号传入大脑神经，需经过一段短暂的时间，光的作用结束后，视觉形象并不立即消失，这种残留的视觉称“后像”，视觉的这一现象则被称为“视觉暂留”，而这种残留的视觉通常会在人脑中停留0.1
‑
0.4秒。
[0003]借助视觉残留效应，很多商店、景区等地均设计或购买了一种装置，该装置的大体结构类似于美国专利US20230018982A1，通过将LED灯条高速转动，在其发光侧能够形成一个圆盘状的图像，图像可进行时间、文字甚至视频的显示，用以吸引顾客和游客；现阶段，这种技术被广泛应用在展览展示、飞行、文旅等领域。
[0004]众所周知，二维显示在视觉效果上只显示为“长和宽”，而三维显示在视觉效果上多了“深度”这一范畴，即让图像有了“厚度”，借助视觉残留效应，通过将二维显示进行转动在视觉上可以形成三维图像感受，结构上类似中国专利CN205356599U，通过将显示屏幕转动从而实现3D成像，进而能够让观众使用裸眼看到完整的3D图像，但是该结构将显示屏进行转动限制较大，有待完善，且需要显示屏进行实体介质成像。
[0005]而3D成像其实在现有技术中也早已有其他的实际应用。现阶段基于双目视差原理的3D成像技术有眼镜/头盔式、光栅式等。眼镜/头盔式存在单用户、显示分辨率低、辅助附件较重等缺点。狭缝光栅式是通过狭缝光栅的透光部分只能看到对应的视差图形，从而产生3D视觉。柱透镜光栅式是利用柱透镜阵列对光线的折射作用，将左右视差图像提供给左右眼，经过大脑融合，形成立体视觉。针对静止式3D成像，通过高速DLP将图像高速投影到透明的多层屏幕上，也能形成3D成像。
[0006]这些三维成像目前都具备同样的痛点——需要实体介质进行成像，哪怕是AR成像也需要眼镜作为成像介质进行观看，3D电影同样需要人眼戴眼镜后观看成像在幕布上的影像才能形成3D成像，这些视像的形成都需依赖实体介质才能看到3D影像，裸眼3D作为新兴领域，亟需有一种设备能够让用户完全脱离实体介质，使用裸眼即可观看到3D影像的设备。
[0007]而如何提供一种裸眼3D成像的设备和方法，是本专利技术中结合无介质全息技术所要给出的方案，为此，本专利技术应运而生。

技术实现思路

[0008]为克服上述现有技术的缺陷，通过一个或多个实施例来解决现有3D成像技术不能完全脱离实体介质等问题，本专利技术首要提出了一种在空气中实现裸眼三维成像的设备，其特征在于，包括：
[0009]高速投影机，所述高速投影机以固定位置提供投影像源；
[0010]转动机构，所述转动机构至少提供一沿轴线转动的转动平台；
[0011]体三维显示机构，所述体三维显示机构设于所述转动平台，所述体三维显示机构包括连续反射结构面和漫反射屏幕；所述连续反射结构面和所述漫反射屏幕保持相对位置固定，并将所述高速投影机的所述投影像源投影至所述漫反射屏幕，所述漫反射屏幕转动且漫反射形成空间发光体素形成三维成像；
[0012]光波导板，所述光波导板与所述空间发光体素以一成像角度设置，并将所述空间发光体素三维成像于空中；
[0013]控制系统，至少控制所述高速投影机和所述转动机构，形成所述体三维显示机构与所述投影像源的投影同步。
[0014]较佳的，所述连续反射结构面被多个反射镜连续反射形成。
[0015]较佳的，还包括一设备壳体，所述设备壳体内部具有空腔，顶部形成开口；至少所述高速投影机和所述体三维显示机构设于所述设备壳体内，所述光波导板安装于所述开口，所述空间发光体素被所述光波导板空中成像于所述设备壳体上方。
[0016]较佳的，所述转动机构包括：
[0017]驱动组件，所述驱动组件包括驱动电机和传动件；
[0018]随动组件，所述随动组件包括转动滑轨和容置件，所述容置件内有供所述体三维显示机构安装的容置空间，所述容置件底部设有配合所述转动滑轨的滑动部，所述容置件通过传动件被所述驱动电机驱动转动；所述转动平台至少被实施于所述容置件的底部。
[0019]较佳的，所述设备壳体内部设有隔板，所述空腔被所述隔板分隔为成像区和驱动区；所述驱动组件的驱动电机位于所述驱动区，所述随动组件位于所述成像区，所述隔板上设有供所述传动件穿设通过的通孔。
[0020]较佳的，所述驱动区上方盖设有遮光盖板，所述光波导板设于所述成像区上方，所述光波导板上还盖设有透光保护板。
[0021]较佳的，所述容置件的底部且位置重叠转动轴线处设有一底部窗口，所述高速投影机固定设于所述设备壳体且位置位于所述底部窗口。
[0022]较佳的，所述体三维显示机构包括第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜；所述连续反射结构面被实施为所述第一反射镜、所述第二反射镜和所述第三反射镜的镜面组合。
[0023]较佳的，所述第一反射镜位于所述高速投影机上方并以一预定角度反射所述投影像源至所述第二反射镜和所述第三反射镜，直至投影于所述漫反射屏幕。
[0024]较佳的，所述第一反射镜、所述第二反射镜和所述第三反射镜直接或者间接安装于所述转动平台。
[0025]较佳的，所述容置件被实施为一圆柱箱体，所述圆柱箱体的侧部设有供所述传动件安装的安装槽；所述第一反射镜通过第一支架直接安装于所述圆柱箱体的底板，所述第二反射镜和所述第三反射镜分别通过第二支架和第三支架安装于所述圆柱箱体的侧壁。
[0026]较佳的，所述第一支架包括围合设置的多个第一支板，多个所述第一支板和所述第一反射镜围合形成暗室，所述高速投影机位于所述暗室内，所述暗室在所述第一反射镜到所述第二反射镜的反射路径上形成有反射窗口。
[0027]以上技术方案的有益效果可以来自以下一种或几种的组合：
[0028]首先通过体三维显示机构漫反射高速投影机投影，此时投影像源被二维投影漫反射屏幕上，然后随着漫反射屏幕的转动(整个体三维显示机构都在转动，而高速投影机可以高频转换像源视角来配合体三维显示机构，所以漫反射屏幕始终保持成像)形成空间发光体素(根据视觉暂留原理形成三维错觉)，该空间发光体素被光波导板成像于空中，从而实现裸眼三维效果。
[0029]质量和价值最高的高速投影机位置固定，能够保持使用寿命、减少损坏。
[0030]整体设备隐藏设于设备壳体内，真正实现裸眼视觉，可以应用于医疗、卫生、文娱等领域。
[0031]本专利技术还提供了一种在空气中实现裸眼三维成像的方法，应用于上述任意一项权利要求所述的在空气中实现裸眼三维成像的设备中，其特征在于，包括：
[0032]控制所述高速投影机，使所述高速投影机投影像源，并一定帧数高速转动所述投影像源的视角；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.在空气中实现裸眼三维成像的设备，其特征在于，包括：高速投影机，所述高速投影机以固定位置提供投影像源；转动机构，所述转动机构至少提供一沿轴线转动的转动平台；体三维显示机构，所述体三维显示机构设于所述转动平台，所述体三维显示机构包括连续反射结构面和漫反射屏幕；所述连续反射结构面和所述漫反射屏幕保持相对位置固定，并将所述高速投影机的所述投影像源投影至所述漫反射屏幕，所述漫反射屏幕转动且漫反射形成空间发光体素形成三维成像；光波导板，所述光波导板与所述空间发光体素以一成像角度设置，并将所述空间发光体素三维成像于空中；控制系统，至少控制所述高速投影机和所述转动机构，形成所述体三维显示机构与所述投影像源的投影同步。2.根据权利要求1所述的在空气中实现裸眼三维成像的设备，其特征在于，所述连续反射结构面被多个反射镜连续反射形成。3.根据权利要求1所述的在空气中实现裸眼三维成像的设备，其特征在于，还包括一设备壳体，所述设备壳体内部具有空腔，顶部形成开口；至少所述高速投影机和所述体三维显示机构设于所述设备壳体内，所述光波导板安装于所述开口，所述空间发光体素被所述光波导板空中成像于所述设备壳体上方。4.根据权利要求3所述的在空气中实现裸眼三维成像的设备，其特征在于，所述转动机构包括：驱动组件，所述驱动组件包括驱动电机和传动件；随动组件，所述随动组件包括转动滑轨和容置件，所述容置件内有供所述体三维显示机构安装的容置空间，所述容置件底部设有配合所述转动滑轨的滑动部，所述容置件通过传动件被所述驱动电机驱动转动；所述转动平台至少被实施于所述容置件的底部。5.根据权利要求4所述的在空气中实现裸眼三维成像的设备，其特征在于，所述设备壳体内部设有隔板，所述空腔被所述隔板分隔为成像区和驱动区；所述驱动组件的驱动电机位于所述驱动区，所述随动组件位于所述成像区，所述隔板上设有供所述传动件穿设通过的通孔。6.根据权利要求5所述的在空气中实现裸眼三维成像的设备，其特征在于，所述驱动区上方盖设有遮光盖板，所述光波导板设于所述成像区上方，所述光波导板上还盖设有透光保护板。7.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张庆立，沈煜，何云龙，张兵，
申请(专利权)人：像航如东科技有限公司江西像航科技有限公司，
类型：发明
国别省市：