CN107092159A - 一种利用彩虹产生原理的全息投影的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明利用彩虹的原理(笛卡尔证明彩虹总是以42°拱形产生的原理)实施全息投影，利用三维“水蒸气空间”采用自然光直接照射水蒸汽后，直接在“半球状的高含水率空间”中成像。本发明上述半球状的高含水率空间相较于二维的水雾墙具有更好的抗风、抗环境扰动能力；此外，若360°全角度入射平行光则半球状成像空间可360°观看到不同图像，无需特定观察角度。本发明由于图像直接在半球状的高含水率空间中形成，避免了由于反射造成的图像信息损失。本发明中只需普通平行光源和“半球状的高含水率空间受照射体”即可形成图像，不用搭建镜面或者幕布使用情景更广阔。
Description
技术领域
本发明全息影像领域，尤其涉及一种利用彩虹产生原理的全息投影的方法。
背景技术
全息投影技术最早利用二维“水蒸气墙”作为幕布，通过图像产生设备投影在“水幕布”上从而形成图像。该方法中水幕墙对于周围环境要求较高(如抗风能力较弱)，且由于该方法光图像信息构成于投影机中，然后采用反射原理在“水幕布”中成像。因而限于水幕布的反射能力差，反射后图像信息损失严重。
此后相继研究出的，旋转镜及其他采用镜面或者幕布的方法需借助镜面实现，需在观察者与图像之间用物理介质隔离开，其使用情景受到限制。其他方法还有采用激光投射空气使氮氧分离进而产生小爆炸发生光线，此方法具有一定危险性，不易观察者近距离观察；
发明内容
本发明结合上述背景技术中提到的问题，针对上述问题，因而提出一种利用彩虹产生原理的全息投影的方法。
为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是一种利用彩虹产生原理的全息投影的方法，包括以下步骤：
(1)、通过设于置于地面的水雾发生设备，在一定范围内空气中喷射形成具有粗颗径的悬浮小水珠，利用上述范围内高含水率空间作为全息投影的成像空间；
(2)、光源设备产生平行光，从观察者所在方位以合适的角度照射在上述空间中，光线经过两次折射后，静止的观察者在此空间中可观察到具有确定空间位置彩虹环；
(3)、通过调节平行光入射角度，从而调整观察者在上述空间中所观察到彩虹环的确定空间位置；
(4)、通过快速调节彩虹环的空间位置，从而使得不同波长可见光叠加从而还原为白色的自然光，据此原理使得观察者，能够观察到上述空间发光；
(5)、通过对上述成像空间的光照范围和光照时间进行控制，能够在成像空间中形成基本的点状发光，进而通过快速叠加这种基本的点状发光，从而形成具体图像，因而观察者在上述半球状高含水率的空间中，即可观察到全息影像。
进一步的，步骤(1)中的水雾发生设备以能够在成像空间中形成粗直径的悬浮小水珠为更优，成像空间中小水珠颗粒越大，成像效果越鲜艳明亮；水雾发生设备包括高压喷射设备和水幕体补充喷射设备，高压喷射设备用于检测、控制成像空间中空气的整体含水率和小水珠粗细比率，并逐渐形成合适成像环境(将得空气中小水珠直径增大到最佳)。
进一步的，步骤(2)中的光源设备可以但不仅限于发生自然光，任何可见光均可通过类似原理完成本方法。
进一步的，步骤(2)中的光源设备可以但不仅限于采用镜面反射的方式来实现平行光。平行光入射成像空间可以最有效的利用光线成像，若采用凹凸镜的方法则会削弱光线的利用率。
进一步的，步骤(4)或步骤(5)中过程需以极快的速度按步骤描述方式改变成像空间中的图像，前述的“极快速度”应理解为快于人眼分辨速度.通过超过人眼分辨速度的图像变化，使得多个图像叠加从而完整全息投影图像。
进一步的，步骤(5)中观察者倾斜底面42°半球状高含水率的空间中观察即可观测到全息影像
本发明利用彩虹的原理实施全息投影。笛卡尔证明了彩虹环的具体位置，由折射面与圆锥面(以观察者为顶点作平行于自然光的的辅助线，与该辅助线成42°角的射线环绕该辅助线一周所形成的圆锥面)的切线决定。采用平行光直接照射三维“水蒸气成像空间”后，光线在小水滴中经过两次折射进入观察者眼中，进而观察者可以直接在“半球状的高含水率空间”中看到具有具体位置的彩虹图像。一旦改变入射光的入射角度，上述圆锥面以观察者为不变的顶点，其角度随之发生变化。进而影响折射面与圆锥面的切线位置，即彩虹环影像的实际位置。进而可使得观察者在一定区域看到位置变化的彩虹环，高速的变化(超过人眼分辨速度)彩虹环的位置，可使得彩虹环不同波长光线相互叠加，从而还原为自然光。从而达到在观察者眼中“空气发光”的效果。彩虹环位置的最大变化范围即为全息影像的产生范围。在此范围内通过控制入射光范围和照射时间形成基础图像(例如小型发光点)，高速叠加这种基础图像能够进而形成更高级的可编程的图像。
本发明上述半球状的高含水率空间相较于二维的水雾墙具有更好的抗风、抗环境扰动能力；此外，若360°全角度入射平行光则半球状成像空间可360°观看到不同图像，无需特定观察角度。
本发明全息图像在半球状的高含水率空间中直接形成，避免了传统方法图像需形成于设备中再通过反射进入观察者视线中，从而造成的图像信息损失。
本发明中只需普通平行光源和“半球状的高含水率空间受照射体”即可形成图像，不用搭建镜面或者幕布使用情景更广阔。
附图说明
图1为本发明方法中的位置原理图。
图2为本发明上斜光线照射和观察者观察原理图。
图3为本发明下斜光线照射和观察者观察原理图；
图4为本发明红黄蓝三原色在半球状水雾上快速扫描叠加形成白色自然光原理图；
图5为本发明对部分彩虹进行照射，形成特定竖条状发光区域原理图；
图6为本发明对部分彩虹进行照射和控制照射时间，形成特定竖条状发光区域原理图；
图7为本发明观察人背后入射的光线能够形成彩虹图像原理图。
具体实施方式
下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
由图1、图2、图3展示了本方法中背光源入射平行光的角度与彩虹位置关系，通过改入射光的入射角度，使得观察者在成像空间中观察到的彩虹位置产生变化。
图4展示了，在观察者眼中经多道彩虹环叠加后，不同波长光线相互叠加而重新还原为自然光。因而观察者可以观察到成像空间中类似发光现象。
图5、图6分别展示了控制对成像空间的光照空间与光照时间后，可以在特定成像区域形成小的光斑。进而快速(以超过人眼观察反应速度)依次的以一定次序在不同位置上创造类似小光斑，进而造成在观察者眼中成像的效果。
图7设想了两种背光源布置形式。图中“环形发光源”分别布置在成像空间的上方或者下方，光线经过在光源中经过了反射镜的调节以平行光线射入成像空间。“环形发光源”的直径大于观察者距离成像空间的距离，因此位于观察者背后的光源形成了观察所必须的“背光源”。若观察者位于下方仰视成像空间，则“环形发光源”应布置于成像空间下方；若观察者位于上方俯视成像空间，则“环形发光源”应布置于成像空间上方。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种利用彩虹产生原理的全息投影的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、通过设于置于地面的水雾发生设备，在一定范围内空气中喷射形成具有粗颗径的悬浮小水珠，利用上述范围内高含水率空间作为全息投影的成像空间；
(2)、光源设备产生平行光，从观察者所在方位以合适的角度照射在上述空间中，光线经过两次折射后，静止的观察者在此空间中可观察到具有确定空间位置彩虹环；
(3)、通过调节平行光入射角度，从而调整观察者在上述空间中所观察到彩虹环的确定空间位置；
(4)、通过快速调节彩虹环的空间位置，从而使得不同波长可见光叠加从而还原为白色的自然光，据此原理使得观察者，能够观察到上述空间发光；
(5)、通过对上述成像空间的光照范围和光照时间进行控制，能够在成像空间中形成基本的点状发光，进而通过快速叠加这种基本的点状发光，从而形成具体图像，因而观察者在上述半球状高含水率的空间中，即可观察到全息影像。
2.根据权利要求1所述的利用彩虹产生原理的全息投影的方法，其特征在于，步骤(1)中的在成像空间中的悬浮小水珠为优先。
3.根据权利要求1所述的利用彩虹产生原理的全息投影的方法，其特征在于，步骤(2)中的光源设备可以但不仅限于发生自然光，任何可见光均可通过类似原理完成本方法。
4.根据权利要求1所述的利用彩虹产生原理的全息投影的方法，其特征在于，步骤(2)中的光源设备可以但不仅限于镜面反射的方式来实现平行光。
5.根据权利要求1所述的利用彩虹产生原理的全息投影的方法，其特征在于，步骤(4)中的光源设备所发生为自然光，但该原理不仅限于自然光，任何可见光均可通过类似原理实现本方法。
6.根据权利要求1所述的利用彩虹产生原理的全息投影的方法，其特征在于，步骤(4)或步骤(5)中过程需以极快的速度按步骤描述方式改变成像空间中的图像，前述的“极快速度”应理解为快于人眼分辨速度。
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