本發(fā)明涉及光電顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及用于隧道中的立體顯示系統(tǒng)，更具體地說涉及一種二元鏡組的隧道車輛立體顯示系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著地鐵和其他隧道車輛系統(tǒng)的發(fā)展，人們選擇更加方便快捷的方式出行，98.7%的受眾在提示后表示在乘坐地鐵的過程中看到過地鐵隧道廣告，全國200余組資源可實現(xiàn)每個城市主要換乘區(qū)域及主流消費圈的全面覆蓋。因此，在封閉空間中，乘客在高速移動的地鐵上看到一系列連續(xù)的高清彩色動畫，可以帶來震撼的視覺感受。
而現(xiàn)有的隧道顯示系統(tǒng)主要采用兩種技術(shù)，一種是靜態(tài)led顯示屏，需要在200到800米的隧道壁上連續(xù)安裝400到800個，通過限制安裝在隧道壁上的每幅單張畫面的可視角度，在列車高速運動的時候，使安裝在隧道壁上的畫面在與乘客相對固定的位置上逐一快速閃過，從而使乘客感受到動畫效果。制作這種廣告需要在設(shè)計的過程中采取先錄像或者拍攝好廣告內(nèi)容，然后通過相關(guān)的軟件分解成固定幀頻的連貫性圖像，并將這些圖像拼接成連續(xù)畫面，再通過控制中心將廣告圖片按順序投放在led顯示屏上。為了畫面穩(wěn)定，通常需要先實際測算下地鐵列車的站間運行速度，只有在速度穩(wěn)定的區(qū)域（一般為基本勻速行駛的區(qū)域），比如兩站中間段投放才不會有快進或拖尾的問題。
另一種為led陣列光柱，在隧道內(nèi)壁上安裝一條條垂直的led陣列光柱，每個光柱高度近1米，上面分布著近600個led作為一列像素，兩個發(fā)光器之間間隔約1.2米。當列車靜止時，只能看到每根光柱上各種顏色的光點，當列車快速運動起來的時候，利用“視覺暫留”的原理可以形成動態(tài)的畫面。利用同步感應(yīng)器來實時感應(yīng)列車的行駛速度，列車通過時，同步感應(yīng)器相應(yīng)驅(qū)動led陣列光柱的發(fā)光頻率。列車速度越慢，發(fā)光的頻率就越高，列車速度越快，則發(fā)光頻率越低。就這樣通過頻閃微有區(qū)別的畫面，彩色活動廣告畫面就呈現(xiàn)在乘客面前了。
另外，現(xiàn)在出現(xiàn)了一種用于地鐵隧道的自由立體顯示系統(tǒng)，如國家知識產(chǎn)權(quán)局于2014年4月23日，公開了一件公開號為cn102213836b，名稱為“一種用于地鐵隧道的自由立體顯示系統(tǒng)”的發(fā)明專利，其顯示系統(tǒng)的led光柱由多列l(wèi)ed和狹縫光柵組成，二者配合能夠使旅客在不用戴眼鏡的情況下看到立體圖像。當一個狹縫光柵置于led光柱前，使得頭部移動時，每只眼睛透過狹縫只能看到一列l(wèi)ed，雙眼看到相鄰列l(wèi)ed。狹縫光柵的放置可以使得一列l(wèi)ed照亮區(qū)域的寬度剛好等于觀察者雙眼間距離。當列車行駛經(jīng)過led光柱時，光柱上每個led將在旅客視野里形成一條掃描線。假定旅客視野里只有一個光柱，則一個led光柱可以完成一幀圖像的掃描過程。當led按照一定的像素陣列閃動發(fā)光，并且掃描幀率足夠高時，旅客就可以看到清晰穩(wěn)定的靜態(tài)圖像或是動畫序列。
現(xiàn)有技術(shù)，傳統(tǒng)的led屏幕想在行駛的地鐵車窗外呈現(xiàn)30秒的廣告，需要的屏幕，長達一公里。不僅成本異常高昂，而且會消耗更多電能。為了畫面穩(wěn)定，只能選擇地鐵大致勻速行駛的部段，比如兩站地鐵中間。而led光柱，雖然成本較低，但是在車速不匹配的時候畫面會壓縮或者拉寬的問題。
對于目前唯一的一篇立體隧道顯示系統(tǒng)（cn201110118688），它也有幾個關(guān)鍵的問題。第一，因為它采用狹縫光柵的方式，為了保證左右眼只能看到獨立的畫面，瞳距的寬度要求光柵寬度嚴格控制在一個較窄的固定值上，led像素發(fā)出散射光，狹縫與像素點會有一定距離，只有部分的光能夠通過狹縫，這種設(shè)計對于光的利用率較低。若要看清明亮的立體圖像，需要增大led像素輸出的光通量，這會增加能耗，減少系統(tǒng)的使用壽命。第二，因為狹縫不是一個定向的光學系統(tǒng)，這就導(dǎo)致不同波長的光線經(jīng)過特定的狹縫會發(fā)生色散，這些光在混合時因不同程度的色散導(dǎo)致色偏。這種色偏很大程度上降低了立體顯示質(zhì)量，使得乘客看到的畫面邊緣模糊，偏色。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷和不足，本發(fā)明提供了一種二元鏡組隧道車輛立體顯示系統(tǒng)，本發(fā)明的目的在于相比現(xiàn)有技術(shù)中立體顯示系統(tǒng)降低能耗，延長使用壽命，解決了狹縫對光的利用率低，顯示質(zhì)量差等問題。從工藝角度上來說，現(xiàn)有方案采用光柵方案，需要很高的制造控制精度。加工完成透光面積有限，隧道中的灰塵對其透光影響很大。本發(fā)明的二元鏡組隧道車輛立體顯示系統(tǒng)，，光線透過率大幅提高，對亮度損失減小，采用透鏡方案，圖像邊界清晰，提高了立體圖像的顯示質(zhì)量。
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：
二元鏡組隧道車輛立體顯示系統(tǒng)，其特征在于：包括采用led光源的二元維度顯示面板、擋光板和透鏡，所述透鏡設(shè)置在二元維度顯示面板的前方中間位置，透鏡對應(yīng)面板在水平方向上設(shè)置，擋光板設(shè)置在透鏡的周圍；所述二元維度顯示面板由固定在隧道墻壁上的多組視圖等間距排列而成的，每一組視圖又分為多個子視圖按照x行y列陣列排布構(gòu)成，每個子視圖由多行多列的led單元陣列排布；每一組視圖的多幅子視圖顯示當前時刻展示圖像的多個角度；
每一組視圖包含m*n個像素點，led單元的直徑為u，每組視圖的長度l=u*m，高度h=u*n，透鏡到二元維度顯示面板的垂直距離為
每組視圖根據(jù)車輛即時車速v按照一定頻率交替變換，圖像掃描頻率根據(jù)即時車速v動態(tài)調(diào)整，v*t表示車輛行駛距離，假設(shè)有k幅視圖循環(huán)變化，在t時刻，車輛位置對應(yīng)的該組視圖應(yīng)當顯示第image(k,t)=[v*t/(
在t時刻，該組視圖的子視圖按照一定頻率變化，t時刻
按上述規(guī)律進行變換，旅客就可以看到清晰穩(wěn)定的靜態(tài)圖像或是動畫序列。
所述每組視圖的子視圖按照九宮格的排列方式進行排列。
所述透鏡由支架支撐被安裝與車輛與墻壁之間，所述透鏡平行于墻壁上的二元維度顯示面板，光線經(jīng)過透鏡透射到觀察者雙眼，保持觀察者雙眼至少同時看到單獨的兩幅視圖，圖像在大腦合成立體的效果。
所述透鏡為凸透鏡。
所述車輛速度
所述車輛的即時車速是通過車速同步感應(yīng)器測得的。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所帶來的有益的技術(shù)效果表現(xiàn)在：
1、相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的地鐵隧道的自由立體顯示系統(tǒng)棄用了現(xiàn)有的光柵方案，采用了透鏡方案，這是一種定向光學系統(tǒng)，解決了多個問題。對比光柵方案，使用透鏡方案，光線透過率大幅提高，光利用率提高。透鏡使光定向，減少光的傳導(dǎo)損失。另外透鏡方案，不會像光柵狹縫中不同波長的光因色散導(dǎo)致色偏，使用透鏡，圖像邊界清晰，從而提高了立體圖像的顯示質(zhì)量。
2、本發(fā)明的二元鏡組隧道車輛立體顯示系統(tǒng)對比光柵方案，在工藝上實現(xiàn)較為容易，光柵制作需要很高的精度控制，對制作光柵的工藝要求高。光柵加工完成后透光面積有限，隧道中的灰塵對其透光率影響很大。
3、本發(fā)明的二元鏡組隧道車輛立體顯示系統(tǒng)，采用透鏡替換現(xiàn)有技術(shù)中的狹縫光柵的方式，透鏡的透鏡使光定向，減少光的傳導(dǎo)損失。另外透鏡方案，不會像光柵狹縫中不同波長的光因色散導(dǎo)致色偏，使用透鏡，圖像邊界清晰，從而提高了立體圖像的顯示質(zhì)量，同時本發(fā)明的二維顯示面板是由多組視圖組成，而每組視圖又由多個按照x行y列陣列排布的子視圖構(gòu)成，目前裸眼3d技術(shù)已經(jīng)非常成熟，而裸眼3d目前所存在的問題不僅僅在分辨率和刷新率方面，主要是難以保證反射到左右眼的圖像一定是實現(xiàn)匹配好的，裸眼3d對觀看者的距離、方位、角度有著較為嚴格的要求，而本申請中車輛位置對應(yīng)的該組視圖應(yīng)當顯示第image(k,t)=[v*t/(
4、本發(fā)明的子視圖是顯示該組視圖顯示圖像的多個角度上的視圖，而其顯示規(guī)律是
附圖說明
圖1為本發(fā)明顯示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖標記：1、二元維度顯示面板，2、透鏡，3、擋光板，4、投射區(qū)域，5、觀察者。
具體實施方式
實施例1
作為本發(fā)明一較佳實施例，參照說明書附圖1，本實施例公開了：
二元鏡組隧道車輛立體顯示系統(tǒng)，其特征在于：包括采用led光源的二元維度顯示面板、擋光板和透鏡，所述透鏡設(shè)置在二元維度顯示面板的前方中間位置，透鏡對應(yīng)面板水平方向一一設(shè)置，擋光板設(shè)置在透鏡的周圍；所述二元維度顯示面板由固定在隧道墻壁上的多組視圖等間距排列而成的，每一組視圖又多個子視圖按照x行y列陣列排布構(gòu)成，每個子視圖由多行多列的led單元陣列排布；每一組視圖的子視圖顯示某一時刻該組視圖顯示圖像的多個角度圖片；
每一組視圖包含m*n個像素點，led單元的直徑為u，每組視圖的長度l=u*m，高度h=u*n，透鏡到二元維度顯示面板的垂直距離為
每組視圖根據(jù)車輛即時車速v按照一定頻率交替變換，圖像掃描頻率根據(jù)即時車速v動態(tài)調(diào)整，v*t表示車輛行駛距離，假設(shè)有k幅視圖循環(huán)變化，在t時刻，車輛位置對應(yīng)的該組視圖應(yīng)當顯示第image(k,t)=[v*t/(
在t時刻，該組視圖的子視圖按照一定頻率變化，t時刻
按上述規(guī)律進行變換，旅客就可以看到清晰穩(wěn)定的靜態(tài)圖像或是動畫序列。
實施例2
作為本發(fā)明又一較佳實施例，參照說明書附圖1，本實施例公開了：
二元鏡組隧道車輛立體顯示系統(tǒng)，其特征在于：包括采用led光源的二元維度顯示面板、擋光板和透鏡；所述顯示面板由固定在隧道墻壁上的多組視圖等距間隔f米排列組成，每一組視圖由按照九宮格的子視圖構(gòu)成，每組視圖由多行多列的led單元陣列排布，眾多隧道車輛，這里以地鐵為例進行推導(dǎo)，因為人眼的視覺暫留時間t是0.05秒，地鐵行駛車速v取一般值70千米/小時，間隔f=v*t=0.97米,實際上f根據(jù)隧道車輛的車速一般取值1米到5米范圍內(nèi)，若f越小，led等變化時間越小，因為led燈的亮滅不具有余輝效應(yīng)，那么畫面幀率更高，看起來也更加連貫順暢；瞳距f4平均等于70毫米，每一組led視圖由多個邊長為u毫米的led單元構(gòu)成，透鏡放在試圖正中間前方，透鏡到人眼的垂直距離是f2米，透鏡到led面板的垂直距離是f1米。在本實施例中，所述的透鏡為凸透鏡。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)最大的不同在于，棱鏡隧道車輛顯示系統(tǒng)只是水平方向上可以看到形成立體視覺效果，而二元顯示系統(tǒng)，不僅左右可以看到相互關(guān)聯(lián)的多角度圖像信息，在不同視角高度上下也可以看到關(guān)聯(lián)的多角度圖像信息。
每個子視圖的像素圖像經(jīng)透鏡原點對稱投到前端投影區(qū)，每一個led顯示單元自身作為一個像素點就能發(fā)出三原色的光，不同比例混合發(fā)出各色的光，顯示來自不同視圖的像素；
按照前面的放置方式，使得觀看者頭部任意移動時，左右眼睛透過透鏡必須只能看到一塊led子視圖投射的光線，因為左右相鄰子視圖經(jīng)過透鏡投射到雙眼間隔就是瞳距，雙眼看到相鄰子視圖展示的圖像；
透鏡的放置可以使得一個子視圖區(qū)域間隔透射到觀察者眼前剛好等于觀察者雙眼間距離；因為地鐵內(nèi)的活動范圍很小前后約2-3米的距離，而按照上述參數(shù)設(shè)計的光學系統(tǒng)屬于長焦系統(tǒng)，在車內(nèi)任意位置，都能保證左右眼看到不同led子視圖的投影區(qū)域；
列車高速移動時，等距排列的多組視圖中陣列的led顯示單元發(fā)出的光因“視覺暫留效應(yīng)”殘留在觀察者大腦視覺中，圖像數(shù)字1-9根據(jù)列車即時車速按一定頻率交替變換，其中即使車速是由車速同步感應(yīng)器測得的，圖像變換頻率根據(jù)即時車速動態(tài)調(diào)整，v*t是行駛距離，若一共提供k幅圖像循環(huán)變化，那么在t時刻，地鐵此刻位置所對應(yīng)的圖像應(yīng)當顯示第image（k,t）=[v*t/(f4)]modk+1幅圖，這里[]符號是舍去小數(shù)取整之意，mod是取余數(shù)。除了知道t時刻應(yīng)當顯示哪一幅圖像外，還要求出t時刻對應(yīng)子視圖的頻率變化，那么t時刻ledt的第i行j列子視圖將顯示image(k,t,i,j)圖像，其中
若第i幀顯示
則i+1幀顯示
i+2幀顯示
……其中147，258，369成上中下三組分別是相互關(guān)聯(lián)的多角度圖像，按如此規(guī)律變換，使得光線經(jīng)過透鏡后保持在觀察者左右眼的圖像始終不變；也就是說圖片切換頻率是v1=[v/(f4)],子視圖切換頻率是v2=[v/(u)],兩種頻率在f，f3固定下只與同步感應(yīng)器測得的車速正相關(guān)，當車速達到40千米/小時，可以開啟立體顯示系統(tǒng),若車速更快,畫面更加連貫。
在觀察者眼里視圖形成了一條掃描面；按照上述規(guī)律，當子視圖與經(jīng)過車速同步感應(yīng)器測得的即時車速匹配時，電腦系統(tǒng)智能控制它的動態(tài)變化，人眼在20幀時就可以看到清晰流暢動畫序列，若以40千米/小時開啟立體視覺系統(tǒng)，已經(jīng)有超過20幀的幀率，更高的車速，匹配更高的幀率，最終看到清晰穩(wěn)定的靜態(tài)圖像或是動畫序列。
透鏡由支架支撐被安裝在地鐵于墻壁之間，平行于墻壁上led視圖，光線經(jīng)過透鏡透射到觀察者雙眼，保持雙眼同時看到單獨的兩幅圖，圖像在大腦合成立體的效果。