现场全息显示系统技术方案

本实用新型专利技术涉及3D显示领域，公开了一种现场全息显示系统，包括全息投影器、投影屏、交互响应单元和处理器，所述全息投影器与投影屏位置相互对应，所述全息投影器和/或投影屏上设有与处理器连接的运动执行机构，所述处理器分别与全息投影器、交互响应单元和运动执行机构电连接，全息投影器在空中投影出发散的3D图像，无需另外的参考光源辅助，经过等效负折射率平面透镜的投影屏转换后，就可以得到一个悬浮在空中的、可以被观察的3D图像，降低了成本，同时该3D图像可以在投影屏的前方或者后方显示，显示空间无限大，而且在极小的设备空间内，也可以显示超大画面和超深景深。

【技术实现步骤摘要】
现场全息显示系统
本技术涉及3D显示领域，尤其是涉及一种现场全息显示系统。
技术介绍
3D显示技术可以提供深度信息，从而展示出更加逼真的显示场景。目前主流的3D显示解决方案(比如影院的3D电影)都是基于视差图像对的伪3D显示图，并不能够显示真实的3D图像。虽然，现在已经有很多3D的显示技术被提出，但是还没有一种技术可以真正能够显示大尺度、稳定、高品质3D图像。全息显示被认为是显示领域的终极解决方案，但是由于其对设备、环境等的要求极为苛刻，所以短期内很难实现商业化应用。授权公告号为CN106773469B的专利提供了一种全新的现场再现全息方案，为了人眼能够观察到显示大尺度、稳定、高品质3D图像，其光路布置时，需要采用投射面积与投影屏面积一样大的平行光，来作为参考光源(参考光源为非平行光时人眼观察到的3D图像带有畸变)，其光路布置要求比较苛刻，实现难度较大。申请号为CN107831558A的专利提供了一种等效负折射率平面透镜，并设计了一种空气投影，但是需要使用大面积的平面显示设备，而且只能在屏幕前方显示，设备非常笨重，显示空间有限，显示位置固定，使得观察角度受限，偏移一定角度就无法观察，而且要想实现真实的3D显示，还非常困难，只能实现类似佩帕尔幻象的效果。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题就在于：针对上述现有技术的不足，提供一种现场全息显示系统，可以实现在屏幕前方或者后方显示，显示空间无限大，观察角度灵活，而且可以在极小的设备空间显示超大画面，超深景深，实现低成本、高质量3D图像显示的目的。为解决上述技术问题，本技术提出的技术方案为：现场全息显示系统，包括全息投影器、投影屏、交互响应单元和处理器；所述全息投影器位于投影屏一侧且二者位置相互对应，所述全息投影器和/或投影屏上设有运动执行机构，所述交互响应单元包括用于定位人眼的人眼跟踪单元和识别用户的交互动作的交互动作捕捉单元或只包括交互动作捕捉单元；所述全息投影器、交互响应单元和运动执行机构分别与处理器电连接，所述处理器发送投影数据信息给到全息投影器，来控制全息投影器的投影画面和画面深度，并根据接收到的交互响应单元获取的人眼的定位信息来控制运动执行机构调整全息投影器与投影屏的相对位置，或者是根据识别的用户的交互动作信息来控制系统做出相应的响应；其中，全息投影器的镜头直径(透光部分)为Dmm，投影屏的水平方向最大长度为Lcm，全息投影器的重量(不包含线束等辅助部件的质量)为Wg，满足：进一步地，所述投影屏为负折射率平面透镜或等效负折射率平面透镜。进一步地，所述人眼跟踪单元包括摄像机和红外距离探测器，所述摄像机利用图像识别技术识别人脸并且定位出人眼的位置，所述红外距离探测器探测人眼和投影屏之间的距离。进一步地，所述全息投影器的投射光包含红色、蓝色和绿色三元色光源。与现有技术相比，本技术的优点在于：1、全息投影器在空中投影出发散的3D图像，无需另外的参考光源辅助，经过等效负折射率平面透镜的投影屏转换后，就可以得到一个悬浮在空中的、可以被观察的3D图像，降低了成本，同时该3D图像可以在投影屏的前方或者后方显示，显示空间无限大，而且在极小的设备空间内，也可以显示超大画面和超深景深；2、相对于佩帕尔幻象方式由于受到可视角的影响，屏幕显示面积小于80％，本技术所述的系统整个屏幕都可以用来显示画面，做到真正的无边框，与环境完美融合；3、通过处理器来控制全息投影器的投影画面和景深，由于焦深深度可调，可以有效避免用户长时间观看固定焦深画面造成的视觉疲劳，从而避免了近视的发生，可以改善用户视力水平；4、通过人眼跟踪单元可以识别人眼位置，然后通过控制运动执行机构来实时调整全息投影器与屏幕的相对位置，使人眼和全息投影器始终相对于投影屏对称(互为光学共轭)，保证了3D图像可以准确地被用户观察到，实现了观察角度自由的目的。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术实施例的系统图，图2为本技术实施例的原理图，附图标记如下：全息投影器1，投影屏2，交互响应单元3，人眼跟踪单元31，交互动作捕捉单元32，处理器4，运动执行机构5，人眼6，交互动作捕捉单元7。具体实施方式为了使本领域技术人员更好地理解本技术的技术方案，下面结合附图对本技术进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本技术的保护范围有任何的限制作用。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。请参照图1至图2，本技术提供一种技术方案：现场全息显示系统，包括全息投影器1、投影屏2、交互响应单元3和处理器4；全息投影器1位于投影屏2的一侧，全息投影器1用于在空间投影出具有深度信息的3D图像，优选使用两个全息投影器2来实现双眼显示模式，此时单个全息投影器2的镜头只需要覆盖用户的单眼，所以适用双眼显示模式的单个全息投影器2的镜头直径(透光部分)无需太大，也可以只选用一个镜头直径(透光部分)D较大的全息投影器2来实现一个全息投影器2同时覆盖用户双眼；投影屏2为具有把投影屏一侧的像点汇聚到投影屏另一侧形成共轭像点的屏幕，优选等效负折射率平面透镜，具有把投影屏2一侧的像点汇聚到投影屏2的另一侧形成共轭像点的作用，其用于将全息投影器1投影出的具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.现场全息显示系统，其特征在于：包括全息投影器(1)、投影屏(2)、交互响应单元(3)和处理器(4)；/n所述全息投影器(1)位于投影屏(2)一侧且二者位置相互对应，所述全息投影器(1)和/或投影屏(2)上设有运动执行机构(5)，所述交互响应单元(3)包括用于定位人眼(6)的人眼跟踪单元(31)和识别用户的交互动作的交互动作捕捉单元(32)或只包括交互动作捕捉单元(32)；/n所述全息投影器(1)、交互响应单元(3)和运动执行机构(5)分别与处理器(4)电连接，所述处理器(4)发送投影数据信息给到全息投影器(1)，来控制全息投影器(1)的投影画面和画面深度，并根据接收到的交互响应单元(3)获取的人眼(6)的定位信息来控制运动执行机构(5)来调整全息投影器(1)与投影屏(2)的相对位置，或者是根据识别的用户的交互动作信息来控制系统做出相应的响应；/n其中，全息投影器(1)的镜头直径为Dmm，投影屏(2)的水平方向最大长度为L cm，全息投影器(1)的重量为W g，满足：/n

【技术特征摘要】
1.现场全息显示系统，其特征在于：包括全息投影器(1)、投影屏(2)、交互响应单元(3)和处理器(4)；
所述全息投影器(1)位于投影屏(2)一侧且二者位置相互对应，所述全息投影器(1)和/或投影屏(2)上设有运动执行机构(5)，所述交互响应单元(3)包括用于定位人眼(6)的人眼跟踪单元(31)和识别用户的交互动作的交互动作捕捉单元(32)或只包括交互动作捕捉单元(32)；
所述全息投影器(1)、交互响应单元(3)和运动执行机构(5)分别与处理器(4)电连接，所述处理器(4)发送投影数据信息给到全息投影器(1)，来控制全息投影器(1)的投影画面和画面深度，并根据接收到的交互响应单元(3)获取的人眼(6)的定位信息来控制运动执行机构(5)来调整全息投影器(1)与投影屏(2)的相对位置，或者是根据识别的用户...

【专利技术属性】
技术研发人员：王广军，余为伟，
申请(专利权)人：荆门市探梦科技有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42