本發(fā)明涉及一種三維立體成像顯示儀，具體地說，本發(fā)明涉及一種通過將圖像投影到做同步快速往返移動的顯示屏上,以多幅在垂直于顯示屏方向上做同步快速平移的二維平面投影圖像的快速疊加，從而形成三維立體成像的顯示儀。本發(fā)明屬于電子圖像顯示技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的電子圖像顯示主要為二維平面圖像顯示。少數(shù)的三維圖像顯示實際上也是二維平面圖像顯示，在同一投影顯示屏上同時投影兩幅二維平面圖像，觀看者通過配帶一種特殊的眼鏡過濾不同圖像的光線，使不同的圖像分別到達左右眼，從而模擬出三維立體圖像。

例如，通過分光法模擬出三維立體圖像。即，在兩臺放映機的鏡頭前分別放置一個方向相互垂直的偏振片，兩臺放映機同時將兩幅二維平面圖像投影在同一投影顯示屏上。觀看者配帶一個偏振眼鏡，偏振眼鏡的左右兩個鏡片的偏振方向相互垂直，每只眼睛只能看到對應(yīng)的畫面，這樣雙眼看到不同的內(nèi)容在頭腦中就會形成一個三維立體圖像。

再例如，通過色分法模擬出三維立體圖像。即，將兩個不同視角拍攝的影像分別以兩種不同的顏色印制在同一副畫面中，并放映。觀看時，觀看者通過配帶一個左右鏡片為不同顏色的立體眼鏡即可在大腦中形成一個三維立體圖像。如，將兩個不同視角拍攝的影像分別以紅、藍兩種顏色印制在同一副畫面中，并放映。觀看時，觀看者配帶一個紅藍眼鏡，紅色鏡片下只能看到紅色的影像，藍色鏡片只能看到藍色的影像，兩只眼睛看到的不同影像在大腦中重疊形成一個三維的立體圖像。

再例如，通過時分法模擬出三維立體圖像。即，觀看者配帶一個立體眼鏡，該立體眼鏡的左右兩個鏡片采用電子控制，根據(jù)顯示屏顯示的內(nèi)容控制左右兩個鏡片的透光與不透光的切換，使得人眼只能看到透光狀態(tài)下的畫面，雙眼看到不同時間的畫面，在大腦中形成一個三維的立體圖像。這種方法需要頻繁地切換顯示畫面，也就需要顯示器能夠提供足夠快的刷新速度，才能避免畫面的閃爍。

總之,現(xiàn)有的三維圖像顯示技術(shù)大都是通過配帶一種特殊的眼鏡，使左右兩個眼睛分別看到不同的、分離的二維平面影像，再在大腦內(nèi)把這兩個影像合成/感受出一個三維立體圖像。

文獻記載還有通過全息投影技術(shù)(front-projected holographic display)也稱虛擬成像技術(shù)形成三維立體圖像的，其原理是利用干涉和衍射原理記錄并再現(xiàn)物體真實的三維圖像。例如：

在美國麻省一位叫ChadDyne的研究生發(fā)明了一種空氣投影和交互技術(shù)，它可以在氣流形成的墻上投影出具有交互功能的圖像。將圖像投射在水蒸汽液化形成的小水珠上，由于分子震動的不均衡，形成層次和立體感很強的圖像。

日本公司ScienceandTechnology發(fā)明了一種可以用激光束來投射實體的3D影像，這種技術(shù)是利用氮氣和氧氣在空氣中散開時，混合成的氣體變成灼熱的漿狀物質(zhì)，并在空氣中形成一個短暫的3D圖像。這種方法主要是不斷在空氣中進行小型爆破來實現(xiàn)的。

南加利福尼亞大學(xué)創(chuàng)新科技研究院的研究人員宣布他們成功研制一種360度全息顯示屏，這種技術(shù)是將圖像投影在一種高速旋轉(zhuǎn)的鏡子上從而實現(xiàn)三維圖像。達到顯示屏刷新率:4320～5760幅/秒,圖像分辯率:768x768,色彩深度:單色。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種新型的三維立體成像顯示儀，它通過將圖像投影到做同步快速往返移動的顯示屏上,以多幅在垂直于顯示屏方向上做同步快速平移的二維平面投影圖像的快速疊加形成三維立體成像的顯示儀。

為實現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案：一種三維立體成像顯示儀，它包括可快速往返移動的顯示屏，連續(xù)變焦投影鏡組，3xN路單色DLP投影圖像的光學(xué)合成部分，驅(qū)動顯示屏移動的機械部分，以及系統(tǒng)控制部分；

所述3xN路單色DLP投影圖像的光學(xué)合成部分包括：N路紅色DLP投影模組，N路綠色DLP投影模組，N路藍色投影模組；3xN個半反半透鏡，每路投影模組對應(yīng)1個半反半透鏡；1個反藍透紅綠透鏡和1個反紅透綠透鏡；

同色的N路DLP投影模組設(shè)置在同一軸上，紅、綠、藍三種顏色的DLP投影模組分別設(shè)置在X、Y、Z軸上；每路DLP投影模組經(jīng)半反半透鏡、反紅透綠透鏡、反藍透紅綠透鏡到連續(xù)變焦投影鏡組的光路距離相等，且上述透鏡的鏡面中心均位于對應(yīng)的軸線上，鏡面與軸線成45度夾角；

所述系統(tǒng)控制部分輸出控制信號，使所述每路單色DLP投影模組將被顯示的三維立體圖像拆解成多路對應(yīng)不同亮度的單色信號,生成對應(yīng)不同亮度的單色投影圖像；同時，控制部分發(fā)出同步控制信號,通過驅(qū)動電機同步驅(qū)動顯示屏和所述連續(xù)變焦投影鏡組鏡移動，使投影圖像和移動的投影顯示屏同步，所有的快速移動的投影圖像相互疊加，生成三維立體圖像。

本發(fā)明所述每路DLP投影模組采用等亮度的光源，經(jīng)所述半反半透鏡、反紅透綠透鏡、反藍透紅綠透鏡合并，合成高色彩深度的投影圖像。

在本發(fā)明的優(yōu)先實施例中，所述每路單色DLP投影模組包括：紅色或綠色或藍色等亮光源，聚焦透鏡，投影棱鏡，DLP芯片；等亮光源發(fā)出的紅/綠/藍單色光,經(jīng)聚焦透鏡后形成近平行光,經(jīng)投影棱鏡反射,照射到DLP芯片上,經(jīng)DLP芯片反射,再經(jīng)投影棱鏡透射而出。

在本發(fā)明的優(yōu)先實施例中，所述連續(xù)變焦投影鏡組為一線性連續(xù)變焦光路，它由2個固定透鏡,1個變焦透鏡和1個補償變焦透鏡構(gòu)成；所述固定透鏡位于固定架的兩端，變焦透鏡和補償變焦透鏡位于固定透鏡之間；變焦透鏡與變焦透鏡驅(qū)動電機及凸輪、位置傳感器相連；補償變焦透鏡與補償透鏡驅(qū)動電機及凸輪、位置傳感器相連；位置傳感器的信號輸出端與控制電路中的控制芯片相連，控制芯片的控制信號輸出端通過電機驅(qū)動電路分別與變焦透鏡驅(qū)動電機、補償透鏡驅(qū)動電機控制端相連；所述變焦透鏡做直線運動,補償變焦透鏡做曲線運動。

在本發(fā)明的優(yōu)先實施例中，所述系統(tǒng)控制部分包括控制芯片、3xN個DLP芯片驅(qū)動電路、驅(qū)動顯示屏快速移動的電機驅(qū)動電路、驅(qū)動變焦投影鏡組移動的電機驅(qū)動電路；

位置傳感器的信號輸出端與控制芯片的信號輸入端相連，將顯示屏、變焦投影鏡組的位置傳輸給控制芯片，控制芯片的同步控制信號輸出端通過電機驅(qū)動電路分別與顯示屏驅(qū)動電機、變焦投影鏡組驅(qū)動電機的控 制端相連，同步驅(qū)動顯示屏的移動和變焦投影鏡組的移動；

控制芯片的多個I/O口與3N個DLP芯片驅(qū)動電路相連，控制DLP芯片的動作；

所述控制芯片輸出控制信號通過DLP芯片產(chǎn)生多幅、單色二維平面圖像；同時，控制芯片輸出同步控制信號,通過驅(qū)動電機同步驅(qū)動顯示屏移動和變焦投影鏡組的移動，使生成的二維平面圖像同步投影到顯示屏上，進而使所有的投影到顯示屏上的二維平面圖像相互疊加，達到三維圖像顯示的效果。

在本發(fā)明的優(yōu)先實施例中，所述顯示屏勻速直線往返運動頻率大于25Hz的；在顯示屏移動過程中的某一位置上,移動顯示屏在一個周期內(nèi)會出現(xiàn)兩次，顯示圖像的刷新率大于50Hz。

本發(fā)明采用多個半反半透鏡,將多幅單色固定亮度的圖像疊加合成一幅多亮度級的單色圖像,并且各幅圖像的亮度差為二進制級數(shù)差,利于數(shù)字圖像信號的編碼排列控制。

本發(fā)明采用反紅透綠透鏡和反藍透紅綠透鏡,將紅綠藍單色圖像合成為彩色圖像。

本發(fā)明的優(yōu)點：觀看者不用配戴特殊眼鏡即可觀看到高色彩度、逼真的三維立體圖像；多臺顯示儀可做無縫拼接組成大型的3D顯示矩陣或顯示墻。

附圖說明

圖1(a)、圖1(b)為本發(fā)明三維立體成像示例圖；

圖2為本發(fā)明立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明具體實施例光學(xué)部分構(gòu)成結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例24路DLP投影圖像光學(xué)合成部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明單色DLP投影模組結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明單色DLP投影模組光路示意圖；

圖7為本發(fā)明具體實施例24路DLP投影圖像光學(xué)合成部分各組成部件位置關(guān)系圖；

圖8為本發(fā)明連續(xù)變焦投影鏡組結(jié)構(gòu)示意圖即3/4剖面示意圖；

圖9為本發(fā)明光學(xué)部分變焦原理示意圖；

圖10為本發(fā)明移動顯示屏機械結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11為本發(fā)明控制部分原理框圖；

圖12為本發(fā)明三維立體成像顯示儀單路投影光路原理圖；

圖13為本發(fā)明使用的DLP芯片外形示意圖；

圖14為DLP芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖15為DLP芯片工作原理示意圖；

圖16為本發(fā)明實施例24路DLP投影模組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖17為本發(fā)明另一實施例6路DLP投影圖像光學(xué)合成部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖18為本發(fā)明另一實施例15路DLP投影圖像光學(xué)合成部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖19為本發(fā)明另一實施例30路DLP投影圖像光學(xué)合成部分結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

圖1(a)、圖1(b)為本發(fā)明三維立體成像示例圖，如圖所示，本發(fā)明顯示三維立體圖像的原理是：將被顯示的三維立體圖像分解為N幅高分辨率、高色彩率的二維平面圖像,再依次垂直投影到快速移動的顯示屏上；特定的二維平面圖像必須投影到顯示屏移動到達的特定位置,才能準(zhǔn)確地還原被分解的三維圖像,所有顯示的二維平面圖像疊加在一起就合成還原為該三維圖像。

例如顯示一個由640幅二維平面投影圖像疊加合成的一立體球形。如圖1(a)、圖1(b)所示，該立體球形是由640幅半徑不同的二維平面的圓形圖像疊加而成。圖中的1、…、128、…、256、…、384、…、512、…、640為顯示的第幾幅畫面，當(dāng)顯示屏移動到位置1時無圓圖形(即1個點)投影到顯示屏上,顯示屏移動到下一位置時有一相應(yīng)尺寸的圓形圖形投影到顯示屏上,如此類推,當(dāng)顯示屏移動到N位置時,就有一相應(yīng)尺寸的圓形圖形投影到顯示屏上,所有的顯示圖形疊加在一起就合成了一個立體的球形。

為了能夠在不配帶特殊的眼鏡情況下，通過快速移動顯示屏，從而使觀看者就能看到一立體三維圖像，構(gòu)成本發(fā)明的顯示屏需要做頻率大于25Hz的勻速直線往返運動。

在顯示屏移動過程中的某一位置上,往返移動的顯示屏在一個周期內(nèi)會出現(xiàn)兩次,所以投影到該位置上的顯示圖像的刷新率為顯示屏移動頻率的二倍,即大于50Hz(大于50Hz，人眼才看不出圖像的跳動)。如在顯示屏的移動范圍內(nèi)顯示640幅圖像,那么投影圖像的刷新頻率為640x50＝32kHz。目前只有DLP芯片可達到如此高的刷新頻率,如TI公司生產(chǎn)的DLPC410、DLP7000芯片，支持32kHz的單色刷新率，和DLPR4101一起使用時,能夠支持到48kHz的單色刷新率。

在本發(fā)明的示例中，投影圖像顯示順序為:1,2…639,640,640,639…2,1,完成一次往返移動。為保證DLP芯片投射出的圖像,顯示在正確的移動位置上,須由控制芯片發(fā)出同步信號,同時控制驅(qū)動顯示屏移動的電機和DLP芯片,以達到顯示屏的移動與圖像的投影兩者的同步。

如圖2所示，本發(fā)明公開的三維立體成像顯示儀包括:可快速往返移動的顯示屏1，連續(xù)變焦投影鏡組2，3xN路單色DLP投影圖像的光學(xué)合成部分3，驅(qū)動顯示屏移動的機械部分，以及系統(tǒng)控制部分。

驅(qū)動顯示屏移動的機械部分包括：移動顯示屏的驅(qū)動電機4，移動顯示屏的驅(qū)動凸輪5，顯示屏移動導(dǎo)軌及支架6。

如圖3所示，投影顯示屏1經(jīng)驅(qū)動電機4和驅(qū)動凸輪5在移動導(dǎo)軌上做快速往返移動，3xN路單色DLP投影圖像經(jīng)光學(xué)合成一幅高色彩深度的投影圖像，經(jīng)連續(xù)變焦投影鏡組2，投影到顯示屏1上,形成三維立體圖像。

如圖3所示，本發(fā)明3xN路單色DLP投影圖像的光學(xué)合成部分3包括：N路紅色DLP投影模組RDB1…..RDBn，N路綠色DLP投影模組GDB1……GDBn，N路藍色投影模組BDB1……BDBn；3xN個半反半透鏡，每路投影模組對應(yīng)1個半反半透鏡；1個反藍透紅綠透鏡和1個反紅透綠透鏡。

圖4為本發(fā)明一具體實施例，為24路DLP投影圖像的光學(xué)合成部分結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，圖中的附圖標(biāo)號2為連續(xù)變焦投影鏡組。24路DLP投影圖像光學(xué)合成部分包括：8路藍色DLP投影模組3-3至3-10，8路綠色DLP投影模組3-11至3-18，8路紅色DLP投影模組3-19至3-26；24個半反半透鏡3-27至3-50，每路投影模組對應(yīng)1個半反半透鏡；1個 反藍透紅綠透鏡3-1；1個反紅透綠透鏡3-2。

每路DLP投影模組采用等亮度的光源，經(jīng)半反半透鏡3-27至3-50及反紅透綠透鏡3-2、反藍透紅綠透鏡3-1合并，合成為亮度符合二進制位數(shù)關(guān)系的高色彩深度的投影圖像。

圖5為一路單色DLP投影模組的結(jié)構(gòu)示意圖，圖6為一路單色DLP投影模組的光路示意圖。如圖5、圖6所示，每路DLP投影模組包括：等亮光源3-3-1(該光源為紅色或綠色或藍色，可以為LED光源)，聚焦透鏡3-3-2，投影棱鏡3-3-3，DLP芯片3-3-4。等亮光源3-3-1發(fā)出的單色(紅/綠/藍)光,經(jīng)聚焦透鏡3-3-2后形成近平行光,經(jīng)投影棱鏡3-3-3反射,照射到DLP 3-3-4上,經(jīng)DLP芯片3-3-4反射,再經(jīng)投影棱鏡3-3-3透射而出。

如圖7所示，同色的N路DLP投影模組設(shè)置在同一軸上，紅、綠、藍三種顏色的DLP投影模組分別設(shè)置在X、Y、Z軸上。每路DLP投影模組經(jīng)半反半透鏡、反紅透綠透鏡、反藍透紅綠透鏡到連續(xù)變焦投影鏡組2的光路距離相等；且上述透鏡的鏡面中心均位于對應(yīng)的軸線上，鏡面與軸線成45度夾角。圖中的3-3至3-26表示每路DLP投影模組的位置，3-27至3-50表示每個半反半透鏡的位置，3-2表示反紅透綠透鏡的位置，3-1表示反藍透紅綠透鏡的位置，2表示連續(xù)變焦投影鏡組的位置。每路DLP投影模組到每個半反半透鏡的距離為D的倍數(shù),半反半透鏡到反紅透綠透鏡,反紅透綠透鏡到反藍透紅綠透鏡,反藍透紅綠透鏡到連續(xù)變焦投影鏡組的距離均為D。在本實施例中，每路DLP投影模組到變焦投影鏡組的距離皆為10D，即D的整數(shù)倍的等距。

圖8為本發(fā)明連續(xù)變焦投影鏡組內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖(即3/4剖面圖)，如圖所示，本發(fā)明連續(xù)變焦投影鏡組2為一線性連續(xù)變焦光路，它由2個固定透鏡2-1、2-4,1個變焦透鏡2-2和1個補償變焦透鏡2-3構(gòu)成；2-8為外殼,固定透鏡2-1、2-4位于固定架的兩端，變焦透鏡2-2和補償變焦透鏡2-3位于固定透鏡之間；變焦透鏡2-2與變焦透鏡驅(qū)動電機2-5及凸輪2-6、位置傳感器(光電偶合器)2-9相連，補償變焦透鏡2-3與補償透鏡驅(qū)動電機2-5及凸輪2-7、位置傳感器2-9相連。位置傳感器的信號輸出端與控制芯片相連，控制芯片的控制信號輸出端通過電機驅(qū)動電路 分別與變焦透鏡驅(qū)動電機、補償透鏡驅(qū)動電機控制端相連。

當(dāng)控制芯片產(chǎn)生的同步信號,送到電機驅(qū)動電路,再由驅(qū)動電路驅(qū)動直線電機驅(qū)動變焦透鏡做同步直線勻速往返運動。補償透鏡則同樣由控制芯片產(chǎn)生的同步信號使電機驅(qū)動電路工作，驅(qū)動補償透鏡驅(qū)動電機工作，電機驅(qū)動補償凸輪做曲線運動,以達到變焦透鏡的整體線性連續(xù)變焦。同時,位置傳感器探測到的兩組透鏡移動位置信號，送回控制芯片,控制芯片做比較和計算后,生成同步信號。

如圖9所示，變焦透鏡2-2做直線運動,補償變焦透鏡2-3做曲線運動，從而達到線性連續(xù)變焦的功能。

圖10為本發(fā)明移動顯示屏快速往返移動的機械部分結(jié)構(gòu)示意圖，移動顯示屏1，驅(qū)動電機4，驅(qū)動凸輪5，移動導(dǎo)軌6-2，導(dǎo)軌支架6-1，電機及凸輪支撐軸承架6-3，光電偶合器(位置采樣)6-4，移動顯示屏支架6-5，支撐結(jié)構(gòu)6-6。

圖11為本發(fā)明系統(tǒng)控制部分原理框圖，如圖所示，系統(tǒng)控制部分包括控制芯片(微處理器)、3xN個DLP芯片驅(qū)動電路、驅(qū)動顯示屏快速移動的電機驅(qū)動電路、驅(qū)動變焦投影鏡組移動的電機驅(qū)動電路。

位置傳感器的信號輸出端與控制芯片的信號輸入端相連，將顯示屏、連續(xù)變焦投影鏡組的位置傳輸給控制芯片，控制芯片的同步控制信號輸出端通過電機驅(qū)動電路分別與顯示屏驅(qū)動電機、變焦投影鏡組驅(qū)動電機的控制端相連，同步驅(qū)動顯示屏的移動和變焦投影鏡組的移動?？刂菩酒亩鄠€I/O口與3N個DLP芯片驅(qū)動電路相連，控制DLP芯片的動作。

控制芯片輸出控制信號通過DLP芯片產(chǎn)生多幅、單色二維平面圖像；同時，控制芯片輸出同步控制信號,通過驅(qū)動電機同步驅(qū)動顯示屏移動和變焦投影鏡組的移動，使生成的二維平面圖像同步投影到顯示屏上，進而使所有的投影到顯示屏上的二維平面圖像相互疊加，達到三維圖像顯示的效果。

圖12為本發(fā)明三維立體成像顯示儀單路投影光路原理圖,1-1為投影顯示屏移至遠端時的位置，1-2為投影顯示屏移至近端時的位置，2-1，2-4為固定鏡頭，2-2為變焦鏡移動至遠端的位置，2-5為變焦鏡移動至近端的位置，2-3為變焦補償鏡移動至遠端的位置，2-6為變焦補償鏡移動至 近端的位置，3-3為DLP投影模組。當(dāng)投影顯示屏移至遠端位置1-1時,變焦鏡同步移至位置2-2，變焦補償鏡同步移至位置2-3，DLP投影模組和固定鏡頭的位置不變。當(dāng)投影顯示屏移至近端位置1-2時,變焦鏡同步移至位置2-5，變焦補償鏡同步移至位置2-6，此時,DLP投影到近端位置的投影高度,與遠端時的高度一致，從而保證投影尺寸的大小一致。變焦鏡頭做直線勻速往返運動，補償鏡頭做勻速往返曲線運動，以達到變焦鏡的整體線性連續(xù)變焦，從而達到在整個投影顯示屏的行程中,投影尺寸的大小一致。

圖13為本發(fā)明使用的DLP芯片外形示意圖，圖14為DLP芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，圖15為DLP芯片工作原理示意圖。例如選用TI公司生產(chǎn)的DLP7000芯片,該DLP的反射窗口內(nèi)共有1024x768個微反射鏡,微反射鏡在開啟狀態(tài)時,光線被反射到投影鏡頭，被投影到顯示屏上。關(guān)閉和休眠態(tài)時,光線被反射到吸收壁上,被吸收掉(詳細內(nèi)容請參看TI DLP700芯片手冊)。

本發(fā)明以顯示24位數(shù)字圖像為例，舉例說明。

在控制電路部分，控制芯片分別與24個DLP(digital light processing)驅(qū)動電路連接，24個DLP驅(qū)動電路分別連接到對應(yīng)的24個DLP芯片，每個DLP芯片產(chǎn)生一幅單色的二維平面圖像，其亮度對應(yīng)于紅綠藍各色的八位二進制的某一位。

當(dāng)被顯示的三維圖像數(shù)字信號送到控制芯片,控制芯片輸出控制信號，使DLP芯片將三維圖像數(shù)字信號拆分為24路的單色信號，送到對應(yīng)的24個DLP芯片上。如綠色GDB1的單色圖像信號，送到GDB1對應(yīng)的DLP芯片上,在DLP芯片上生成綠色的單色投影圖像。

由于采用等亮度的綠色光源照射到綠色對應(yīng)的DLP芯片上,光束經(jīng)DLP芯片反射后,經(jīng)8只半反半透鏡,將8束綠光合為一束,其中，

經(jīng)GDB1反射后,再經(jīng)過8只半反半透鏡后,其亮度為GDB1反射后的1/(2^8)即[1/256],

經(jīng)GDB2反射后,再經(jīng)過7只半反半透鏡后,其亮度為GDB2反射后的1/(2^7)即[1/128],

經(jīng)GDB3反射后,再經(jīng)過6只半反半透鏡后,其亮度為GDB3反射后的1/(2^6)即[1/64],

…

經(jīng)GDB8反射后,再經(jīng)過1只半反半透鏡后,其亮度為GDB8反射后的1/(2^1)即[1/2],

8束綠光合并后,各DLP芯片的亮度符合二進制的級數(shù)關(guān)系,通過控制各個DLP芯片的開與關(guān),可實現(xiàn)對綠光亮度的256級的調(diào)節(jié)。

同理,可實現(xiàn)對紅色和藍色亮度的256級的調(diào)節(jié)。

再經(jīng)反紅透綠透鏡,紅光和綠光合束,之后,經(jīng)反藍透紅綠透鏡,完成紅綠藍三色的合成,形成色彩為24bit深度的投影圖像.

因紅綠已合為一束,反藍透紅綠透鏡使紅綠光透射,藍光90度垂直于紅綠光入射,經(jīng)鏡面反射,與紅綠合束為RGB三色。

對應(yīng)于紅綠藍各色的八位二進制各位的DLP芯片，全部采用等亮度的紅綠藍光源照射其上,紅綠藍中某一顏色經(jīng)DLP芯片的反射光,再經(jīng)過8只半反半透鏡合成為一幅單色圖像，由于,各反射光經(jīng)過的半反半透鏡的個數(shù)不同,從而使各DLP芯片在合成后的圖像上的對應(yīng)亮度相差為(1/2)的級數(shù)關(guān)系,符合二進制位數(shù)關(guān)系,8路光束合成256階亮度的單色圖像。

紅綠藍各單色圖像，經(jīng)反紅透綠鏡,進行紅綠合束,再經(jīng)反藍透紅綠鏡,進行紅綠藍合束為24bit色彩深度的圖像。

由紅綠藍24幅單色不同亮度的圖像,合束為一幅24bit色彩深度的圖像,再經(jīng)線性變焦投影鏡,投影到移動的顯示屏上。為保證在顯示屏移動范圍內(nèi)，投影到顯示屏上的投影圖像尺寸大小的一致性。變焦投影鏡頭的焦距,要隨顯示屏的移動做同步的線性變焦。

同時二者同步于24路DLP芯片的合成投影圖像，以滿足在特定的顯示屏位置上,投影所需要的投影圖象。所有的移動投影圖像快速疊加，合成為一個三維立體圖像。

圖16為本發(fā)明具體實施例，24路DLP投影模組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。例如24bit色彩深度,紅綠藍各8位的二進制數(shù)據(jù)組成,設(shè)紅色第一個數(shù)據(jù)RDB1亮為1,則8位數(shù)據(jù)代表的亮度為:RDB1:1,RDB2:2,RDB3:4,RDB4:8,RDB5:16,RDB6:32,RDB7:64,RDB1:128.合成在一起,就可形成對紅色亮度的256(0～255)級控制。同理亦可就可形成對綠色與藍色的亮度的256級控 制。紅綠藍各8位數(shù)字信號合并在一起形成24bit色彩,16.7M級色彩的數(shù)字信號控制。

設(shè)等亮光源照射到DLP后反射的亮度值為1,各DLP投影到顯示屏上的亮度見相關(guān)行。不記投影鏡頭的損耗。

如設(shè)等亮光源照射到DLP后經(jīng)反射，及8個半反半透鏡的亮度值為1,各DLP投影到顯示屏上的亮度見相關(guān)行。不記投影鏡頭的損耗。

由上可見，圖像數(shù)字信號和投影圖像的一一對應(yīng)關(guān)系,從而實現(xiàn)通過控制圖像數(shù)字信號的變化,達到對投影圖像的控制。

例如顯示一幅三維圖像所需:1024x 768x 640圖像刷新率為50Hz，相當(dāng)于顯示一幅二維的1024x 768圖像,但圖像刷新率卻為32KHz。因此顯示一幅如上所述的三維立體圖像，其顯示數(shù)據(jù)的傳輸率為：

單色圖像數(shù)據(jù)傳輸率:1024x768x640x50＝25.16Gbps

24色彩圖像數(shù)據(jù)傳輸率:25.16x 24＝603.98Gbps

因此，信號源為提供每秒603.98Gb的數(shù)據(jù)的圖形發(fā)生器,以目前的技術(shù),可采用多路圖形發(fā)生器并行發(fā)送，傳輸信號則采用多路光釬傳遞來得以實現(xiàn)。

當(dāng)傳輸率為25.16Gbps的單色圖像信號,傳送到對應(yīng)的DLP驅(qū)動芯片,驅(qū)動DLP產(chǎn)生對應(yīng)的圖像刷新率為32kHz的單色投影圖像,再經(jīng)各等亮光源發(fā)出的光束照射其上,經(jīng)DLP反射,及投影鏡頭,投影到顯示屏上。

同時，控制芯片采集位置傳感器的位置信號,經(jīng)信號比較計算,輸出同步信號,至電機驅(qū)動電路,用于驅(qū)動顯示屏移動電機,變焦移動電機,和變焦補償移動電機，以達到三者的同步移動。

如果是18位色彩圖像數(shù)據(jù)傳輸率：25.16x 18＝452.88Gbps

如果是30位色彩圖像數(shù)據(jù)傳輸率：25.16x 30＝754.8Gbps

總之,色彩深度越高,圖像數(shù)據(jù)傳輸率要求就越高。

圖17為本發(fā)明另一具體實施例，即6路DLP投影圖像光學(xué)合成部分。如圖所示，圖中的附圖標(biāo)號2為連續(xù)變焦投影鏡組。6路DLP投影圖像光學(xué)合成部分包括：2路藍色DLP投影模組3-3、3-4，2路綠色DLP投影模組3-11、3-12，2路紅色DLP投影模組3-19、3-20；6個半反半透鏡3-27、3-28、3-35、3-36、3-43、3-44，每路投影模組對應(yīng)1個半反半透 鏡；1個反藍透紅綠透鏡3-1；1個反紅透綠透鏡3-2。

同色的2路DLP投影模組設(shè)置在同一軸上，紅、綠、藍三種顏色的DLP投影模組分別設(shè)置在X、Y、Z軸上；每路DLP投影模組經(jīng)半反半透鏡、反紅透綠透鏡、反藍透紅綠透鏡到連續(xù)變焦投影鏡組的光路距離相等，且上述透鏡的鏡面中心均位于對應(yīng)的軸線上，鏡面與軸線成45度夾角。

圖18為本發(fā)明另一具體實施例，即15路DLP投影圖像光學(xué)合成部分。如圖所示，圖中的附圖標(biāo)號2為連續(xù)變焦投影鏡組。15路DLP投影圖像光學(xué)合成部分包括：5路藍色DLP投影模組，5路綠色DLP投影模組，5路紅色DLP投影模組；15個半反半透鏡，每路投影模組對應(yīng)1個半反半透鏡；1個反藍透紅綠透鏡；1個反紅透綠透鏡。

同色的5路DLP投影模組設(shè)置在同一軸上，紅、綠、藍三種顏色的DLP投影模組分別設(shè)置在X、Y、Z軸上；每路DLP投影模組經(jīng)半反半透鏡、反紅透綠透鏡、反藍透紅綠透鏡到連續(xù)變焦投影鏡組的光路距離相等，且上述透鏡的鏡面中心均位于對應(yīng)的軸線上，鏡面與軸線成45度夾角。

圖19為本發(fā)明另一具體實施例，即30路DLP投影圖像光學(xué)合成部分。如圖所示，圖中的附圖標(biāo)號2為連續(xù)變焦投影鏡組。30路DLP投影圖像光學(xué)合成部分包括：10路藍色DLP投影模組，10路綠色DLP投影模組，10路紅色DLP投影模組；30個半反半透鏡，每路投影模組對應(yīng)1個半反半透鏡；1個反藍透紅綠透鏡；1個反紅透綠透鏡。同色的10路DLP投影模組設(shè)置在同一軸上，紅、綠、藍三種顏色的DLP投影模組分別設(shè)置在X、Y、Z軸上；每路DLP投影模組經(jīng)半反半透鏡、反紅透綠透鏡、反藍透紅綠透鏡到連續(xù)變焦投影鏡組的光路距離相等，且上述透鏡的鏡面中心均位于對應(yīng)的軸線上，鏡面與軸線成45度夾角；

實驗證明，不同數(shù)量的DLP投影模組形成不同色彩深度的投影圖像，DLP投影模組數(shù)量越多,合成的色彩深度越高。

以上對本發(fā)明所提供的激光掃描式圖像投影儀進行了詳細的說明。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明實質(zhì)精神的前提下對它所做的任何顯而易見的改動，都將構(gòu)成對本發(fā)明專利權(quán)的侵犯，將承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。