專利名稱：陰極射線管式投影真三維立體顯示系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及信息顯示技術領域，更具體地稅，本發(fā)明涉及一種基于反射方法的真三維(3D)立體顯示系統(tǒng)。3D立體顯示顯示系統(tǒng)主要包括兩臺與地面平行設置的投影機和一個曲面反射屏。
二、技術背景信息顯示是當今電子信息時代發(fā)展的重要技術之一。目前信息顯示基本上仍然都是二維(2D)平面顯示，3D立體顯示還處于研究開發(fā)之中，是信息顯示領域研究的熱門課題。所謂3D立體顯示是指能顯示圖象深度(即第三維)效果的顯示，就象我們看真實世界一樣，是立體的。3D立體顯示又分為佩戴眼鏡的3D立體顯示和不戴眼鏡的真3D立體顯示兩大類，其中不戴眼鏡的真3D顯示也叫自動顯示。前者除了因戴眼鏡使觀看者不方便外，還會導致人體產(chǎn)生疲勞和頭暈，不便人們長期觀看，更不利于一些人群，如小孩觀看。后者不會造成觀眾的視疲勞，是3D立體顯示的發(fā)展方向，也是當今3D立體顯示研究的前沿。目前不戴眼鏡的真3D顯示沿著三個方向發(fā)展，即電子全息術、方向多路顯示和體塊顯示三個方向發(fā)展。
真3D立體顯示有著廣泛的用途，已成為軍事戰(zhàn)略和國民經(jīng)濟發(fā)展的重要前沿高科技技術。有人曾預言，高清晰度電視(HDTV)后的另一個高潮應是高清晰度立體電視及虛擬現(xiàn)實，也有可能兩者同步進行。對于高清晰度立體電視，有人曾這樣打比方，如果說黑白電視是第一代產(chǎn)品，彩色電視是第二代產(chǎn)品，立體電視就是第三代產(chǎn)品。3D立體顯示技術具有劃時代的意義，有人稱之為“21世紀最偉大的技術革命之一”。因此，世界各國都投入大量的人力、物力和財力加強該技術的研究開發(fā)，以求取得該技術的制高點。
在2002年國際信息顯示協(xié)會年會(SID’02)上，日立公司發(fā)表了題目為“采用小型LED投影機曲反射屏的立體顯示”的文章.(H.Kaneko，T.Ohshima，O.Ebina，A.Arimoto.“Desktop Autostereoscopic Display Using Compact LEDProjectors and CDR Screen”，SID(Society for Information Display)02 DIGEST，PP.1418-1421)，文章所公開的真3D立體顯示系統(tǒng)由兩個硅上液晶(LCOS)投影機和曲反射屏構成，投影機的投影芯片采用直徑為0.5″的硅上液晶(LCOS)，曲反射屏的屏尺寸為20″，在曲反射屏上投出的圖像顯示峰值亮度為130cd/m2。該投影系統(tǒng)的優(yōu)點是技術相對比較簡單，只要兩個LCOS投影機的間距等于人兩眼間距，即約65mm，再加上曲反射屏這個關鍵元件就能實現(xiàn)真3D立體顯示。但其不足的地方是性能不佳。性能不佳表現(xiàn)在以下幾個方面其一，大屏幕顯示是顯示領域的一個潮流，采用20″的曲反射屏顯示圖象，屏尺寸還比較小，不符合大屏幕顯示的潮流；其二，當今顯示器的顯示亮度一般都要求達到好幾百cd/m2，而其130cd/m2亮度太低，不符合當今顯示器的要求；其三，LCOS圖像質(zhì)量和性價比都不如陰極射線管(CRT)。
英國劍橋大學公開了一種完全不同于日立公司的真3D立體顯示系統(tǒng)(“A 50″time-multiplexed autostereoscopic display”，Proc.SPIE 3957，“Stereoscopic Displays& Applications XI”，24-26 January 2000，San Jose，California.)，該顯示系統(tǒng)由兩個分別供左右眼觀看的以陰極射線管(CRT)為投影管的投影機，切換左右眼圖像的液晶快門和一個普通投影屏構成，其中所采用的CRT為場頻速度2倍于常規(guī)CRT的快速CRT。常規(guī)CRT的場頻速度為50-60赫茲，快速CRT的場頻速度為100-120赫茲。因此，英國劍橋大學開發(fā)的真3D立體顯示系統(tǒng)實施技術難度比較大，成本比較高。
3.發(fā)明任務和內(nèi)容針對現(xiàn)有技術的真3D立體顯示系統(tǒng)存在的不足，本發(fā)明的目的旨在提供一種以釔鋁石榴石(YAG)陰極射線管(CRT)為投影管所構成的真3D立體顯示系統(tǒng)，以解決以下技術問題(1)、提高真3D立體顯示系統(tǒng)的屏尺寸；(2)、提高真3D立體顯示系統(tǒng)的顯示亮度；(3)、提高真3D立體顯示系統(tǒng)的圖像質(zhì)量和性價比；(4)、降低真3D立體顯示系統(tǒng)實施技術難度和成本。
本發(fā)明的上述發(fā)明目的可通過具有以下技術方案的以YAG CRT為投影管構成的真3D立體顯示系統(tǒng)來實現(xiàn)。
CRT投影真三維立體顯示系統(tǒng)，由兩臺與地面平行設置的投影機和曲反射屏構成，其投影機的投影管以高性能的YAG CRT為投影管，兩臺投影機的投影管投影中心的距離為60～70mm，投影管的直徑為48～70mm，所述曲反射屏為能使投影圖像光在Y軸方向產(chǎn)生回射，在X、Z軸方向產(chǎn)生漫射的曲反射屏。
兩臺投影機的投影管投影中心的距離是根據(jù)觀看者觀看的需要設計的，即應與觀看者的兩眼距離基本相同，由于人的兩眼距離一般在60～70mm之間，所以兩臺投影機的投影管投影中心的距離設計為60～70mm。投影管的直徑與兩臺投影機投影中心的距離有對應關系，為了保證兩臺投影機投影中心之間的距離在要求的范圍，因此投影管的直徑須控制在48～70mm之間。根據(jù)人們兩眼之間的距離通常為65mm左右，最好是將兩臺投影機投影中心之間的距離設計為65mm，而投影管的直徑采用50.8mm(2″)。
在上述方案中，所說的投影機由平行設置在垂直于地面的平面內(nèi)的三個紅(R)、綠(G)、藍(B)單色YAG CRT投影管和與其對應設置的三個投影透鏡構成，所說的曲反射屏為能使投影圖像光在Y軸方向產(chǎn)生回射至位于投影機上方或下方的觀看者觀看圖像的視野區(qū)。曲反射屏的具體結構可由能在Y軸方向產(chǎn)生使圖像投影光回射至位于投影機上方或下方觀看視野區(qū)的微棱鏡層，和能在X、Z軸方向產(chǎn)生使圖像投影光漫射的漫射層構成，微棱鏡層與漫射層之間的設置，在圖像光投影方向，微棱鏡層位于漫射層前面。
本發(fā)明的投影真三維立體顯示系統(tǒng)的顯示原理為兩個投影機投出的圖像投影光，射向曲反射屏后又各自分別反回到各自的投影機略上方或略下方的范圍，即位于觀看者的觀看視野范圍，如圖1中標號5所標示的部位，兩眼在此范圍分別看到兩個投影機投出的圖像，當兩個投影機放映的是左右眼略有差異的兩幅圖像，兩眼看到的圖像就在大腦中形成3D效果，從而實現(xiàn)3D顯示。
本發(fā)明的投影真三維立體顯示系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術的投影真三維立體顯示系統(tǒng)相比，具有以下的優(yōu)點和積極效果。
1、本發(fā)明屬于真3D立體顯示，觀看者觀看投影圖像時不需要佩戴眼鏡，不存在佩戴眼鏡帶來的不便，也避免了因佩戴眼鏡導致觀看者人體產(chǎn)生疲勞和頭暈，不便于人們長期觀看，不利于一些人群，如小孩觀看的諸多缺點。同時也省去了輔助設備費用。
2、實現(xiàn)了大屏幕顯示。本發(fā)明的投影真三維立體顯示系統(tǒng)，投影機采用50.8-70mm(2-2.7″)的YAG CRT為投影管，能以屏尺寸為1219.2-1828.8mm(48-72″)的曲反射屏顯示投影圖像，曲反射屏的屏尺寸較日立公司的20″曲反射屏大大增加，實現(xiàn)了大屏幕顯示。
3、投影圖像質(zhì)量高。本發(fā)明的投影真三維立體顯示系統(tǒng)，其投影機的投影管采用的是高性能的YAG CRT。CRT投影技術至今仍主導信息顯示領域，是性價比最好的一種顯示方式。由于YAG CRT投影管投出的圖像在對比度、色彩還原性、銳度、層次上都優(yōu)于LCOS，因此，本發(fā)明的投影圖像質(zhì)量遠遠超過日立公司相應的圖像技術指標，具有高亮度、高分辨率等優(yōu)點。
4、技術實施相對簡單，成本低。本發(fā)明的投影真三維立體顯示系統(tǒng)，所采用的YAG CRT投影管是場頻為50-60赫茲的常規(guī)CRT，沒有特別的要求，完全不同于劍橋大學開發(fā)的真3D立體顯示系統(tǒng)，投影管需采用場頻為100-120赫茲的快速CRT，也不需要在兩個投影機之間設置切換投影圖像的液晶快門。因此，技術實施難度低，制造成本低。
本發(fā)明的投影真三維立體顯示系統(tǒng)，投影機的6只投影管的會聚問題，可采用目前已非常成熟的數(shù)字會聚技術來解決，且完全能夠做到精確匯聚。
本發(fā)明的投影真三維立體顯示系統(tǒng)還具有其它方面的一些優(yōu)點。
四

圖1是本發(fā)明的陰極射線管式投影真三維立體顯示系統(tǒng)的結構原理示意圖。
圖2是投影機中的三個CRTs排列結構示意圖。
圖3是曲反射屏的結構原理示意圖。
上述附圖中的附圖標號分別表示1投影機1；2投影機2；3曲反射屏，4觀看者；5觀看范圍；6單色投影管，其中，R為紅色單色管，G為綠色單色管，B為藍色單色管；7投影透鏡；8微棱鏡層；9漫射層。
五具體實施例方式
下面通過實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。但有必要特別說明的是，本發(fā)明不限于實施例所描述的形式，本領域的技術人員根據(jù)本發(fā)明的思想還會設計出其它的具體實施方式
，這些實現(xiàn)本發(fā)明的具體實施方式
應仍屬于本發(fā)明的保護范圍。
實施例陰極射線管式投影真三維立體顯示系統(tǒng)，由兩臺與地面平行設置的投影機1、2和曲反射屏3構成，其中每臺投影機又由平行設置在垂直于地面的平面內(nèi)的三個R(紅)、G(綠)、B(藍)單色投影管6和與其對應設置的三個投影透鏡7構成，單色投影管6采用高性能的釔鋁石榴石(YAG)陰極射線管(CRT)，單色投影管的直徑為50.8mm(2″)，兩臺投影機的投影管投影中心的距離設計為65mm。曲反射屏為能使投影圖像光在Y軸方向產(chǎn)生回射，在X、Z軸方向產(chǎn)生漫射的曲反射屏，由能在Y軸方向產(chǎn)生使圖像投影光回射至位于投影機上方觀看者4觀看范圍5的微棱鏡層8，和能在X、Z軸方向產(chǎn)生使圖像投影光漫射的漫射層9構成，微棱鏡層與漫射層之間的設置，在圖像光投影方向，微棱鏡層位于漫射層前面。曲反射屏的屏尺寸為1219.2mm(48″)。
權利要求
1.一種陰極射線管式投影真三維立體顯示系統(tǒng)，由兩臺與地面平行設置的投影機(1、2)和曲反射屏(3)構成，其特征在于投影機的投影管以YAG CRT為投影管，兩臺投影機的投影管投影中心的距離為60～70mm，投影管的直徑為48～70mm，所述曲反射屏為能使投影圖像光在Y軸方向產(chǎn)生回射，在X、Z軸方向產(chǎn)生漫射的曲反射屏。
2.如權利要求1所述的陰極射線管式投影真三維立體顯示系統(tǒng)，其特征在于投影機由平行設置在垂直于地面的平面內(nèi)的三個紅、綠、藍YAG CRT單色管(6)和與其對應設置的三個投影透鏡(7)構成。
3.如權利要求1所述的陰極射線管式投影真三維立體顯示系統(tǒng)，其特征在于所說的曲反射屏為能使投影圖像光在Y軸方向產(chǎn)生回射至位于投影機上方或下方的觀看者視野區(qū)。
4.如權利要求3所述的陰極射線管式投影真三維立體顯示系統(tǒng)，其特征在于所說的曲反射屏由能在Y軸方向產(chǎn)生使圖像投影光回射至位于投影機上方或下方觀看者視野區(qū)的微棱鏡層(8)，和能在X、Z軸方向產(chǎn)生使圖像投影光漫射的漫射層(9)構成，在圖像光投影方向，微棱鏡層位于漫射層前面。
5.如權利要求1或2或3或4所述的陰極射線管式投影真三維立體顯示系統(tǒng)，其特征在于兩臺投影機的投影管投影中心的距離為65mm，投影管的直徑為50.8mm。
全文摘要
本發(fā)明是一種陰極射線管(CRT)式投影真三維立體顯示系統(tǒng)，由兩臺與地面平行設置的投影機和曲反射屏構成，投影機的投影管以高性能的釔鋁石榴石(YAG)陰極射線管(CRT)為投影管，兩臺投影機的投影管投影中心的距離為60～70mm，投影管的直徑為48～70mm，曲反射屏為能使投影圖像光在Y軸方向產(chǎn)生回射，在X、Z軸方向產(chǎn)生漫射，屏尺寸為1219.2－1828.8mm的曲反射屏。本發(fā)明的CRT式投影真三維立體顯示系統(tǒng)具有曲反射屏顯示屏幕大，圖像質(zhì)量和性價比高，實施技術難度和成本低等優(yōu)點。
文檔編號H04N13/04GK1770881SQ200510021248
公開日2006年5月10日 申請日期2005年7月13日 優(yōu)先權日2005年7月13日
發(fā)明者王瓊華 申請人:四川大學