摘要：使用发光二极管(LED)的高速发光特性，以旋转的二维发光二极管阵列为显现载体显现三维形体。受调制的离散二维图画信息，因视觉暂留而构成深度效应，将被整合感知为一幅接连的三维图画，成功完成柱体空间内的三维显现。
关键词：LED点阵屏;视觉暂留;三维显现
0 导言
三维显现是对客体固有三维信息进行记载、处理和再现的可视化进程。现在国外的体三维显现研讨主要有激光扫描双红外光子上变频技能、依据高速声光扫描器和旋转螺旋屏的激光扫描体系，选用快速空间光调制器的螺旋屏投影体系等，而这些技能完成起来较困难，而价格也较贵。本文使用发光二极管阵列完成了具有个别像素，空间尺度为柱体
内的三维显现，文中介绍了LED三维显现体系的作业原理、论说了体系结构、并给出实践显现作用。
LED(Light Emitting Diodes)显现技能是指将光电、计算机以及操控等相关内容综合于一体的现代新技能。它与传统的广告宣扬紧密结合成为一种新的媒体宣扬东西，广泛应用于展览中心、金融市场、体育场馆、机场、码头、车站等公共场所的信息显现和广告宣扬。
1 LED三维显现体系原理
研讨标明，人眼视觉暂留时刻约为50—200ms，即人类视觉对亮度改动的盯梢会由于认识处理延时而滞后。当实践光源闪耀频率超越5Hz时，给人的感觉是接连发光体而非闪耀体。依据人眼视觉暂留特性，规划了如图1所示的体三维显现体系结构简图。
当发光二极管阵列屏在电机驱动下高速旋转，周期性地扫出一个柱体空间，阵列上的发光二极管旋转后供给涣散于三维空间中的体显现介质，然后构成虚拟的体像素。为了便于了解，咱们可对其进行空间分化，见图2所示。
图2(a)-图2(d)别离表明接连个单位时刻距离内，左边发光二极管阵列显现的二维信息，图中黑点表明发光二极管处于发光状况。由于视觉暂留，调查者感知的不是上述图2(a)-图2(d)的离散二维图画序列，而是一幅复合后的空间全体图画，如图2(e)示。
2 LED三维显现体系规划
由图l可见，LED三维显现体系包含LED显现屏部分、电源及电机部分、无线输电部分、红外对管等部分，下面临这些组成部分进行简略介绍。
2.1 LED显现屏
咱们这儿仅仅介绍原理，所以以8*16的低分辨率的LED显现屏为例，高精度大型LED显现屏的规划与此相似。
为了进步显现屏旋转时人眼对灯体的透视度，不选用将LED灯直接焊接在电路板上的计划，而是将LED的管脚直接串联焊接起来，并将LED其间的一个管脚折弯90度，然后再将一切的LED灯的管脚焊接起来，构成镂空的显现屏，如下图3所示。
LED显现屏的驱动电路如图4所示。图中左端为三极管，三极管除了能够作为沟通信号放大器之外，也能够做为开关之用，这儿用来操控LED阳极(图3中的 H1到H8)。中心部分为所选单片机，相同，这儿咱们仅仅做原理介绍，所以可简略挑选常用的89C52单片机。最右端为74HC1385译码器，用来操控点阵屏的阴极(图3中的H11到H26)。作为大的LED显现屏时，可适当添加三极管和74HC1385译码器即可。
2.2 电源及电机
电源的挑选应该依据用电设备的电气参数来挑选，此处电源输出分为两部分，一部分给直流电机供电，别的一部分则给无线输电供电，这两部分的电压要求别离是12V、5V。所以这儿选用线性电源，见图5所示。
关于电机的挑选，若选用步进电机，当电机高速旋转时，一旦发生颤动现象，会有很严重的失步，并且步进电机跟着转速的进步力矩会变小，所以这儿选用直流电机。不过，直流电机的选用要契合显现屏的最低转速，也就是说在人眼的视觉暂留的时刻内一定要转完一周，并且要求电机的力矩尽量大，所以可选用了12V RS-360SH直流电机。
2.3 无线输电
由于不方便在电机上部放置电池，所以上部显现屏的供电选用由下面的电源向上无线输电，其电路图如图6所示。
2. 4 红外对管
由于该体系选用的是直流电机，不能实时定位，所以咱们就要给LED显现屏一个坐标，用来给显现屏自我定位，由于电机上下部分靠的较近，所以咱们就选用易于操控的光电对管TCRT5000，其操控电路如图7所示。
3 显现作用
咱们挑选与转轴不共面的斜向直线、绕轴匀速上升的螺旋线、以转轴为几许对称中心的立方体线框图为试验显现目标。试验结果标明，待显目标出现在预订体积空间内，调查者不管从水平360度范围内的哪一视点平视，仍是从体系上方仰望或侧视，均可看到不同视点及高度的三维信息。图8和图9是显现的两种3D图形：正方体和高脚杯，限于篇幅不再罗列其他的3D图形。
4 总结
空间显现在实在空间中发生体素或虚体素，很多涣散的体素和虚体素构成三维图画被人眼所接纳，构成立体视觉。构成的三维图画宛如浮在实在的三维空间中，可多人、多视点、一起、裸眼调查，无需任何助视仪器。大显现空间的空间三维显现体系需求海量的数据吞吐和高超速的空间寻址，而LED具有高响应速度近朗伯体发光等优秀的特性，选用LED作为屏幕介质是完成大空间的空间三维显现不贰挑选。
