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(shuō)涉及一種棱鏡隧道車(chē)輛立體顯示系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著地鐵和其他隧道車(chē)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(guò)程中看到過(guò)地鐵隧道廣告，全國(guó)200余組資源可實(shí)現(xiàn)每個(gè)城市主要換乘區(qū)域及主流消費(fèi)圈的全面覆蓋。因此，在封閉空間中，乘客在高速移動(dòng)的地鐵上看到一系列連續(xù)的高清彩色動(dòng)畫(huà)，可以帶來(lái)震撼的視覺(jué)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(gè)，通過(guò)限制安裝在隧道壁上的每幅單張畫(huà)面的可視角度，在列車(chē)高速運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，使安裝在隧道壁上的畫(huà)面在與乘客相對(duì)固定的位置上逐一快速閃過(guò)，從而使乘客感受到動(dòng)畫(huà)效果。制作這種廣告需要在設(shè)計(jì)的過(guò)程中采取先錄像或者拍攝好廣告內(nèi)容，然后通過(guò)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(huà)面，再通過(guò)控制中心將廣告圖片按順序投放在led顯示屏上。為了畫(huà)面穩(wěn)定，通常需要先實(shí)際測(cè)算下地鐵列車(chē)的站間運(yùn)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(huì)有快進(jìn)或拖尾的問(wèn)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(gè)光柱高度近1米，上面分布著近600個(gè)led作為一列像素，兩個(gè)發(fā)光器之間間隔約1.2米。當(dāng)列車(chē)靜止時(shí)，只能看到每根光柱上各種顏色的光點(diǎn)，當(dāng)列車(chē)快速運(yùn)動(dòng)起來(lái)的時(shí)候，利用“視覺(jué)暫留”的原理可以形成動(dòng)態(tài)的畫(huà)面。利用同步感應(yīng)器來(lái)實(shí)時(shí)感應(yīng)列車(chē)的行駛速度，列車(chē)通過(guò)時(shí)，同步感應(yīng)器相應(yīng)驅(qū)動(dòng)led陣列光柱的發(fā)光頻率。列車(chē)速度越慢，發(fā)光的頻率就越高，列車(chē)速度越快，則發(fā)光頻率越低。就這樣通過(guò)頻閃微有區(qū)別的畫(huà)面，彩色活動(dòng)廣告畫(huà)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(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局于2014年4月23日，公開(kāi)了一件公開(kāi)號(hào)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(dāng)一個(gè)狹縫光柵置于led光柱前，使得頭部移動(dòng)時(shí)，每只眼睛透過(guò)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(dāng)列車(chē)行駛經(jīng)過(guò)led光柱時(shí)，光柱上每個(gè)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(gè)光柱，則一個(gè)led光柱可以完成一幀圖像的掃描過(guò)程。當(dāng)led按照一定的像素陣列閃動(dòng)發(fā)光，并且掃描幀率足夠高時(shí)，旅客就可以看到清晰穩(wěn)定的靜態(tài)圖像或是動(dòng)畫(huà)序列。
現(xiàn)有技術(shù)，傳統(tǒng)的led屏幕，想在行駛的地鐵車(chē)窗外呈現(xiàn)30秒的廣告，需要的屏幕，長(zhǎng)達(dá)一公里。不僅成本異常高昂，而且會(huì)消耗更多電能。為了畫(huà)面穩(wěn)定，只能選擇地鐵大致勻速行駛的部段，比如兩站地之間。而led光柱，雖然成本較低，但是在車(chē)速不匹配的時(shí)候畫(huà)面會(huì)壓縮或者拉寬。
對(duì)于目前唯一的一篇立體隧道顯示系統(tǒng)（cn201110118688），它也有幾個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題。第一，因?yàn)樗捎锚M縫光柵的方式，為了保證左右眼只能看到獨(dú)立的畫(huà)面，瞳距的寬度要求光柵寬度嚴(yán)格控制在一個(gè)較窄的固定值上，led像素發(fā)出散射光，狹縫與像素點(diǎn)會(huì)有一定距離，只有部分的光能夠通過(guò)狹縫，這種設(shè)計(jì)對(duì)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(huì)增加能耗，減少系統(tǒng)的使用壽命。第二，因?yàn)楠M縫不是一個(gè)定向的光學(xué)系統(tǒng)，這就導(dǎo)致不同波長(zhǎng)的光線經(jīng)過(guò)特定的狹縫會(huì)發(fā)生色散，這些光在混合時(shí)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(huà)面邊緣模糊，偏色。
技術(shù)實(shí)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)明提供了一種棱鏡隧道車(chē)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(zhǎng)使用壽命，解決了狹縫對(duì)光的利用率低，顯示質(zhì)量差等問(wèn)題。從工藝角度上來(lái)說(shuō)，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(duì)其透光影響很大。本發(fā)明的棱鏡隧道車(chē)輛立體顯示系統(tǒng)，光線透過(guò)率大幅提高，對(duì)亮度損失減小，采用柱狀棱鏡，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(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
棱鏡隧道車(chē)輛立體顯示系統(tǒng)，其特征在于：包括等間距豎直排列在隧道墻壁上的多組led燈組，相鄰兩組led燈組之間的間距為
在t時(shí)刻，由該組視圖的某一段led燈組段顯示image(k,t)，即在t時(shí)刻，
所述柱狀棱鏡由支撐架支撐安裝在隧道墻壁與車(chē)輛之間，正對(duì)于led燈組中間，平行與墻壁上的led燈組，光線經(jīng)過(guò)柱狀棱鏡投射到觀察者雙眼，保持雙眼同時(shí)看到至少兩幅單獨(dú)的視圖，圖像在大腦合成立體的效果。
所述及時(shí)車(chē)速是通過(guò)車(chē)速同步感應(yīng)器測(cè)得的。
所述車(chē)輛的及時(shí)車(chē)速
所述每組led燈組分為8段led燈組段。
所述相鄰兩組led燈組之間的間距
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所帶來(lái)的有益的技術(shù)效果表現(xiàn)在：
1、本發(fā)明隧道車(chē)輛的自由立體顯示系統(tǒng)棄用了現(xiàn)有的光柵方案，采用了柱狀棱鏡方案，這是一種定向光學(xué)系統(tǒng)，對(duì)比光柵方案，使用柱狀棱鏡方案，光線透過(guò)率大幅提高，光利用率提高。棱鏡使光定向，減少光的傳導(dǎo)損失。另外棱鏡方案，不會(huì)像光柵狹縫中不同波長(zhǎng)的光因色散導(dǎo)致色偏，使用柱狀棱鏡，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)明的棱鏡隧道車(chē)輛立體顯示系統(tǒng)對(duì)比光柵方案，在工藝上實(shí)現(xiàn)較為容易，光柵制作需要很高的精度控制，對(duì)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(duì)其透光率影響很大。
3、本發(fā)明的棱鏡隧道車(chē)輛立體顯示系統(tǒng)，采用柱狀棱鏡替換現(xiàn)有技術(shù)中的狹縫光柵的方式，柱狀棱鏡光線透過(guò)率大幅提高，光利用率高，同時(shí)本發(fā)明的每組led燈組分為n段，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(wèn)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(shí)現(xiàn)匹配好的，裸眼3d對(duì)觀看者的距離、方位、角度有著較為嚴(yán)格的要求，而本發(fā)明采用柱狀棱鏡以及將每組led燈組分為n段，當(dāng)車(chē)輛經(jīng)過(guò)時(shí)，該組led燈組顯示第image(k,t)=[v*t/(
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明立體顯示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明立體顯示系統(tǒng)的位置示意圖；
附圖標(biāo)記：1、led,2、柱狀棱鏡，3、擋光板，4、投射區(qū)域，5、觀察者。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
作為本發(fā)明一較佳實(shí)施例，參照說(shuō)明書(shū)附圖1和2，本實(shí)施例公開(kāi)了：
棱鏡隧道車(chē)輛立體顯示系統(tǒng)，其特征在于：包括等間距豎直排列在隧道墻壁上的多組led燈組，相鄰兩組led燈組之間的間距為
在t時(shí)刻，由該組視圖的某一段led燈組段顯示image(k,t)，即在t時(shí)刻，
實(shí)施例2
作為本發(fā)明又一較佳實(shí)施例，參照說(shuō)明書(shū)附圖1和2，本實(shí)施例公開(kāi)了：
本實(shí)施例為一種用于隧道車(chē)輛的自由立體顯示系統(tǒng),該系統(tǒng)由等距豎直排列在隧道墻壁上的led燈組和柱狀棱鏡組成；當(dāng)列車(chē)運(yùn)行即時(shí)速度變化時(shí)，旅客在不用戴眼鏡的情況下通過(guò)柱狀棱鏡就可以看到立體圖像。每組led由多列l(wèi)ed和對(duì)應(yīng)的柱狀棱鏡構(gòu)成，每組led被平均分成8段，每一列l(wèi)ed顯示來(lái)自不同視圖的像素，每個(gè)像素點(diǎn)自身就可以發(fā)出三原色的色彩，以不同比例混合發(fā)光。當(dāng)一個(gè)柱狀棱鏡置于led燈組前，使得頭部移動(dòng)時(shí)，每只眼睛透過(guò)棱鏡只能看到一段led，雙眼看到相鄰列l(wèi)ed。觀察者眼前的數(shù)字代表一段led透過(guò)棱鏡的投射的區(qū)域。這里假定觀察者在地鐵內(nèi)只能小幅度移動(dòng)，前后不超過(guò)3米，那么按如此長(zhǎng)焦光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的立體光學(xué)系統(tǒng)保證了柱狀棱鏡的放置可以使得一段led照亮區(qū)域剛好等于觀察者雙眼間距離。列車(chē)高速移動(dòng)時(shí)，等距排列的led燈列由于“視覺(jué)暫留效應(yīng)”會(huì)殘留在大腦視覺(jué)中，圖像數(shù)字1-8根據(jù)列車(chē)即時(shí)車(chē)速按照說(shuō)明書(shū)闡述按一定頻率循環(huán)變換，使得光線經(jīng)過(guò)棱鏡后保持在左右眼的圖像始終不變。在觀察者眼里led投影區(qū)域形成一條掃描線；當(dāng)led按照上述規(guī)律與車(chē)速匹配的頻率閃動(dòng)發(fā)光，人眼在20幀時(shí)就可以看到清晰流暢動(dòng)畫(huà)序列，若以40千米/小時(shí)開(kāi)啟立體視覺(jué)系統(tǒng)，此時(shí)幀率已經(jīng)大于20幀，更高的車(chē)速，匹配更高的幀率，更加連貫。
實(shí)施例3
作為本發(fā)明又一較佳實(shí)施例，參照說(shuō)明書(shū)附圖1和2，本實(shí)施例公開(kāi)了：
棱鏡隧道車(chē)輛立體顯示系統(tǒng)，其特征在于：包括相距f米的豎直排列在隧道墻壁上的多組led燈組，一組燈組分成8段，容納4幅1280*720的圖片信息（左右眼看到的相同，所以是4幅），序號(hào)1-8，寬大約f3米,，每一組燈由多列長(zhǎng)度u毫米間距相等led構(gòu)成，每組燈組正中間前方相距f1米放置柱狀棱鏡，棱鏡到人眼的垂直距離是f2米。因?yàn)槿搜鄣囊曈X(jué)暫留時(shí)間t是0.05秒，瞳距f4平均等于70毫米，眾多隧道車(chē)輛，這里以地鐵為例進(jìn)行推導(dǎo)，地鐵行駛車(chē)速v取一般值70千米/小時(shí)，間隔f=v*t=0.97米，其他隧道車(chē)輛平均車(chē)速更快，實(shí)際上f一般取值1米到5米范圍內(nèi)，若f越小，led等變化時(shí)間越小，因?yàn)閘ed燈的亮滅不具有余輝效應(yīng)，那么畫(huà)面幀率更高，看起來(lái)也更加連貫順暢。
每組燈多列l(wèi)ed和柱狀棱鏡構(gòu)成投射區(qū)，每一列l(wèi)ed自身作為一個(gè)像素點(diǎn)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(lái)自不同視圖的像素；
當(dāng)一個(gè)柱狀棱鏡置于一組led前，按上述參數(shù)放置，觀看者頭部任意移動(dòng)時(shí)，左右眼睛透過(guò)棱鏡必須只能看到一段led投射的光線，因?yàn)椴煌卧谕渡鋮^(qū)間隔就是瞳距，雙眼看到相鄰段led；
柱狀棱鏡的放置可以使得一段led照亮區(qū)域剛好等于觀察者雙眼間的距離，因?yàn)榈罔F內(nèi)的活動(dòng)范圍很小前后約2-3米的距離，而按照上述參數(shù)設(shè)計(jì)的立體光學(xué)系統(tǒng)屬于長(zhǎng)焦系統(tǒng)，在車(chē)內(nèi)任意位置，都能保證左右眼看到不同段的led投影區(qū)域；
列車(chē)高速移動(dòng)時(shí)，等距排列的一列列l(wèi)ed光由于“視覺(jué)暫留效應(yīng)”殘留在觀察者大腦視覺(jué)中，每段led燈構(gòu)成的圖像序號(hào)數(shù)字1-8根據(jù)列車(chē)即時(shí)車(chē)速按一定頻率交替變換，其中即使車(chē)速是由車(chē)速同步感應(yīng)器測(cè)得的。圖像變換頻率根據(jù)即時(shí)車(chē)速動(dòng)態(tài)調(diào)整，車(chē)速v*t是t時(shí)刻行駛的距離，若一共提供k幅圖像循環(huán)變化，那么地鐵此刻位置所對(duì)應(yīng)的圖像應(yīng)當(dāng)顯示第image（k,t）=[v*t/(f4)]modk+1幅圖，這里[]符號(hào)是舍去小數(shù)取整之意，mod是取余數(shù)。除了知道t時(shí)刻應(yīng)當(dāng)顯示哪一幅圖像外，還要求出t時(shí)刻由燈組哪一段led來(lái)顯示image(k,t)，那么t時(shí)刻ledt的j段將顯示image(k,t)圖像，其中j=[v*t/（f3/8）]mod8+1，既是沿著地鐵前進(jìn)方向，每組led分割成8段序號(hào)1-8，若第i幀顯示12345678，則i+1幀顯示23456781，i+2幀顯示34567812,…..按如此規(guī)律變換，使得光線經(jīng)過(guò)柱狀棱鏡后保持在觀察者左右眼的圖像始終不變，也就是說(shuō)圖片切換頻率是v1=[v/(f4)]，燈組每一段切換頻率是v2=[v/(f3/8)]，兩種頻率在f3，f4固定下只與同步感應(yīng)器測(cè)得的隧道車(chē)輛的車(chē)速正相關(guān)，當(dāng)車(chē)速40千米/小時(shí)，可以開(kāi)啟立體顯示系統(tǒng),若車(chē)速達(dá)到更快，畫(huà)面更加流暢。
在觀察者眼里led投影區(qū)域形成一條掃描線；當(dāng)led按照上述規(guī)律與車(chē)速匹配的頻率閃動(dòng)發(fā)光，人眼在20幀時(shí)就可以看到清晰流暢動(dòng)畫(huà)序列，若以40千米/小時(shí)開(kāi)啟立體視覺(jué)系統(tǒng)，此時(shí)幀率已經(jīng)大于20幀，更高的車(chē)速，匹配更高的幀率，更加連貫。
柱狀棱鏡由支架支撐被安裝在地鐵于墻壁之間，正對(duì)于燈組中間，平行于墻壁上led，光線經(jīng)過(guò)柱狀棱鏡透射到觀察者雙眼，保持雙眼同時(shí)看到單獨(dú)的兩幅圖，圖像在大腦合成立體的效果。