基于信息驅(qū)動的實體三維顯示裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于信息驅(qū)動的實體三維顯示裝置。該裝置利用光纖傳像技術(shù)與三維顯示基體相結(jié)合的方形矩陣，通過信息驅(qū)動，形成的顯示矩陣不僅能在頂部平面顯示影像，還能在側(cè)面顯示影像，結(jié)合精確的傳動裝置，能夠高保真、全方位地再現(xiàn)實體三維影像，不僅能夠滿足所有視覺感知功能，還能滿足觸覺感知功能，是一種較理想的三維顯示裝置。
【專利說明】
基于信息驅(qū)動的實體三維顯示裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于信息驅(qū)動的實體三維顯示裝置，是通過結(jié)合機械傳動裝置和光纖傳像技術(shù)相結(jié)合的顯示裝置，屬于實體顯示【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]實體顯示技術(shù)是指利用先進(jìn)的顯示技術(shù)、計算機技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能技術(shù)等多種技術(shù)來生成一個可觸的三維物體，讓用戶可以對這一生成的虛擬客體進(jìn)行瀏覽和交互。
[0003]實體三維顯示技術(shù)不僅能夠滿足所有視覺感知功能，還能滿足觸覺感知功能，是一種較理想的三維顯示技術(shù)。目前，大多數(shù)實體顯示技術(shù)都基于投影方式，即利用多臺投影儀，將影像投射到實體的不同面上，在此物體上顯示虛擬影像。然而，基于投影方式的實體顯示技術(shù)有兩個較明顯的缺撼。第一，用戶在與此實體的交互過程中，會遮擋投影儀投射出來的影像，不僅影響了交互體驗，還破壞了影像的連續(xù)性。第二，被投射物體不能在物理上變換造型。美國麻省理工大學(xué)的媒體實驗室在2013年開發(fā)了一款動態(tài)造型系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以讓被投射的物體通過矩陣排列的方塊條改變造型，再結(jié)合投影方式，在可變換造型的實體上顯示影像，但其采用的是頂部投影方式，無法做到在側(cè)面顯示圖像，因此不能稱得上真正的三維顯示，顯然有加以改良的必要。
[0004]另外，在已有的利用實體裝置顯示三維影像的方式難以實現(xiàn)多角度高精度的成像結(jié)果，其質(zhì)量還不足以獲得良好的三維顯示效果，此亦有通過其他顯示技術(shù)手段加強的余地。隨著光纖技術(shù)的發(fā)展，利用光纖傳像的技術(shù)研究受到越來越多的關(guān)注。在工業(yè)、醫(yī)療以及軍事等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，但該項技術(shù)在實體顯示領(lǐng)域還沒有得以體現(xiàn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對實體顯示領(lǐng)域已有技術(shù)存在的缺陷，提供一種基于信息驅(qū)動的實體三維顯示裝置，利用光纖傳像技術(shù)與三維顯示基體相結(jié)合的方形矩陣，通過信息驅(qū)動，形成的顯示矩陣不僅能在頂部平面顯示影像，還能在側(cè)面顯示影像，結(jié)合精確的傳動裝置，能夠高保真、全方位地再現(xiàn)實體三維影像。
[0006]為達(dá)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
基于信息驅(qū)動的實體三維顯示裝置，包括方形傳動塊，上隔板，光纖傳像束組，步進(jìn)電機，控制器，下隔板，顯示屏，計算機，視頻信號線，串口通訊線，驅(qū)動信號線。其特點在于:方形傳動塊從開有方形孔的上隔板中穿出，方形傳動塊分別與步進(jìn)電機以及光纖傳像束組相連接，光纖傳像束組從下隔板上的開孔中穿出，光纖傳像束組的輸入端與顯示屏相連接，計算機通過視頻信號線與顯示屏相連，步進(jìn)電機通過驅(qū)動信號線與控制器相連，計算機通過串口通訊線與控制器相連。
[0007]所述的方形傳動塊，必須在除底面以外的五個面上裝設(shè)方形凸透鏡，方形凸透鏡必須與單根光纖傳像束的輸出端相連。所述方形傳動塊內(nèi)所有光纖傳像束排列成光纖傳像束組從所述的方形傳動塊底部穿出，所述方形傳動塊底部與步進(jìn)電機相連。
[0008]所述的上隔板中的方形孔數(shù)量必須與方形傳動塊的數(shù)量相等，所述上隔板上的方形孔的長寬尺寸略大于方形傳動塊的長寬尺寸，所述上隔板上的方形孔與方形孔之間必須留有一定空隙，不能阻礙方形傳動塊的上下運動。
[0009]所述的光纖傳像束組的橫截面為方形，其內(nèi)部由多根橫截面為方形的光纖傳像束組成，所述光纖傳像束內(nèi)所有光纖有序排列，所述光纖傳像束的輸入端圖像與輸出端圖像必須一一對應(yīng)。所述光纖傳像束組與組之間必須緊密排列，所述光纖傳像束組的輸入端必須緊貼于顯示屏的平面上。
[0010]所述的計算機分別實現(xiàn)輸出圖像信息至顯示屏和輸出驅(qū)動信息至控制器的功能。所述顯示屏上的圖像經(jīng)由光纖傳像束組輸出至方形傳動塊的顯示面上；所述控制器控制步進(jìn)電機驅(qū)動方形傳動塊上下運動，所形成的顯示矩陣能夠全方位地顯示實體3D影像。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著技術(shù)進(jìn)步:本發(fā)明實現(xiàn)了光源信息與三維顯示基體的一體化，形成的顯示矩陣不僅能在頂部平面顯示影像，還能在側(cè)面顯示，結(jié)合精確的傳動裝置，能夠高保真、全方位地再現(xiàn)實體影像。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1示出了本發(fā)明裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2示出了本發(fā)明裝置的單個方形傳動塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3示出了本發(fā)明裝置的方形傳動塊排列形式示意圖。
[0015]圖4示出了本發(fā)明裝置的單個傳動塊中光纖傳像束的組裝示意圖。
[0016]圖5示出了本發(fā)明裝置的單個光纖傳像束與方形凸透鏡的組裝示意圖。

【具體實施方式】
[0017]本發(fā)明的優(yōu)選實施例結(jié)合附圖詳述如下:
實施例一:
如附圖1所示，本基于信息驅(qū)動的實體三維顯示裝置包括方形傳動塊1，上隔板2，光纖傳像束組4，步進(jìn)電機3，控制器8，下隔板5，顯示屏6，計算機7，視頻信號線9，串口通訊線10，驅(qū)動信號線11。該裝置各部分的連接方式為:方形傳動塊I從開有方形孔的上隔板2中穿出，方形傳動塊I分別與步進(jìn)電機3以及光纖傳像束組4相連接，光纖傳像束組4從下隔板5上的開孔中穿出，光纖傳像束組4的輸入端15與顯示屏6相連接，計算機7通過視頻信號線9與顯示屏6相連，步進(jìn)電機3通過驅(qū)動信號線11與控制器8相連，計算機7通過串口通訊線10與控制器8相連。光纖傳像束組4與組之間必須緊密排列，每個光纖傳像束組4的輸入端15必須緊貼于顯示屏6的顯示面上。所述計算機7分別實現(xiàn)輸出圖像信息至顯示屏6和輸出驅(qū)動信息至控制器8的功能。所述顯示屏6上的圖像經(jīng)由光纖傳像束組4輸出至方形傳動塊I的顯示面上；所述控制器8控制步進(jìn)電機3上下運動，所形成的顯示矩陣能夠全方位地顯示實體3D影像。
[0018]實施例二:本實施例與實施例一基本相同，特別之處如下:
如附圖2所示，本發(fā)明所述的方形傳動塊I除底面以外其他五個面上設(shè)有凸透鏡12用于顯示圖像，所述方形傳動塊I的四個側(cè)面底部13留有一段空白部分不顯示圖像。所述方形傳動塊I底部14穿出的光纖傳像束組4的橫截面為方形，其內(nèi)部由多根橫截面為方形的光纖傳像束16組成，所述光纖傳像束16內(nèi)所有光纖有序排列，所述光纖傳像束16的輸入端圖像與輸出端圖像必須對應(yīng)。所述方形傳動塊I的底部14與一根螺桿固定連接,該螺桿與步進(jìn)電機3驅(qū)動的一個螺母旋配。
[0019]如附圖3所示，本發(fā)明所述的方形傳動塊I從上隔板2的方孔中穿出，排列成顯示矩陣，上隔板2的四周與穿出的方形傳動塊I的最外層空出一段距離。所述上隔板2上的方形孔數(shù)量與方形傳動塊I的數(shù)量相等，所述上隔板2上的方形孔的長寬尺寸略大于方形傳動塊I的長寬尺寸，所述上隔板2上的方形孔與方形孔之間必須留有一定空隙，不能阻礙方形傳動塊I的上下運動。附圖3是該裝置的頂面視圖。
[0020]如附圖4所示，本發(fā)明所述的方形傳動塊I內(nèi)所有光纖傳像束16排列成光纖傳像束組4，連接方形凸透鏡12的光纖傳像束16在方形傳動塊內(nèi)部可以彎曲，所述方形凸透鏡12固定在方形傳動塊I的外殼17上。
[0021]如附圖5所示，本發(fā)明所述的方形凸透鏡12與單根光纖傳像束16的輸出端18相連，所述的光纖傳像束16內(nèi)所有光纖必須有序排列。
【權(quán)利要求】
1.一種基于信息驅(qū)動的實體三維顯示裝置，包括方形傳動塊(I)、上隔板(2)、光纖傳像束組(4)、步進(jìn)電機(3)、控制器(8)、下隔板(5)、顯示屏(6)、計算機(7)、視頻信號線(9)、串口通訊線(10)和驅(qū)動信號線(11)，其特征在于:所述方形傳動塊(I)從開有方形孔的上隔板(2)中穿出，方形傳動塊(I)分別與步進(jìn)電機(3)以及光纖傳像束組(4)相連接，光纖傳像束組(4)從下隔板(5)上的開孔中穿出，光纖傳像束組(4)的輸入端(15)與顯示屏(6)相連接，計算機(7)通過視頻信號線(9)與顯示屏(6)相連，步進(jìn)電機(3)通過驅(qū)動信號線(11)與控制器(8)相連，計算機(7)通過串口通訊線(10)與控制器(8)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于信息驅(qū)動的實體三維顯示裝置，其特征在于:所述方形傳動塊(I)除底面以外的五個面上裝設(shè)方形凸透鏡(12)，每個所述方形凸透鏡(12)各與一個單根光纖傳像束(16)的輸出端(18)相連；所述方形傳動塊(I)內(nèi)所有光纖傳像束(16)排列成光纖傳像束組(4)從方形傳動塊(I)的底部(14)穿出，所述方形傳動塊(I)的底部(14)與步進(jìn)電機(3)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于信息驅(qū)動的實體三維顯示裝置，其特征在于:所述上隔板(2)上的方形孔數(shù)量必須與方形傳動塊(I)的數(shù)量相等，所述上隔板(2)上的方形孔的長寬尺寸略大于方形傳動塊(I)的長寬尺寸，所述上隔板(2)上的方形孔與方形孔之間必須留有一定空隙，使方形傳動塊(I)能上下運動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于信息驅(qū)動的實體三維顯示裝置，其特征在于:所述光纖傳像束組(4)的橫截面為方形，其內(nèi)部由多根橫截面為方形的光纖傳像束(16)組成，所述光纖傳像束(16)內(nèi)所有光纖有序排列，所述光纖傳像束(16)的輸入端圖像與輸出端圖像必須一一對應(yīng)；所述光纖傳像束組(4)與組之間必須緊密排列，所述光纖傳像束組(4)的輸入端(15)必須緊貼于顯示屏(6)的顯示面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于信息驅(qū)動的實體三維顯示裝置，其特征在于:所述計算機(7)分別實現(xiàn)輸出圖像信息至顯示屏(6)和輸出驅(qū)動信息至控制器(8)的功能；所述顯示屏(6)上的圖像經(jīng)由光纖傳像束組(4)輸出至方形傳動塊(I)的顯示面上；所述控制器(8)控制步進(jìn)電機(3)驅(qū)動方形傳動塊(I)上下運動，所形成的顯示矩陣能夠全方位地顯示實體3D影像。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于信息驅(qū)動的實體三維顯示裝置，其特征在于:所述方形傳動塊(I)與步進(jìn)電機(3)的連接是:一根螺桿與方形傳動塊(I)的底部(14)固定連接，該螺桿與步進(jìn)電機(3)驅(qū)動的一個螺母旋配。
【文檔編號】H04N13/04GK104135657SQ201410327229
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月10日
【發(fā)明者】蔣飛, 鄭華東, 高洪躍, 于瀛潔 申請人:上海大學(xué)