CN108628077A - 散射投影装置 - Google Patents
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Abstract
一种全息显示领域的散射投影装置，包括：散射介质、吸收背景、光源组合和同步控制系统。其中：散射介质是可以对通过的光束形成散射效果的介质，吸收背景将通过散射介质后的光束吸收，防止光束被反射干扰散射介质的成像效果，光源组合是产生投射于散射介质上的光束的一组光源，同步控制系统用于控制光源组合中每个光源的亮度、焦距、投影方向和时间同步。
Description
技术领域
本发明涉及一种散射投影装置，具体是一种基于光的散射原理的全息投影装置。
背景技术
视觉是人类接受外界信息量最大的感观方式，除了直接的观察，视觉还为人类记录和传播自己的生活提供最便捷的方式，书籍、海报、电影、电视和互联网上的新媒体等是人们了解和记录这个世界最常用的方式。然而不论是图像和视频，目前仍然停留在平面二维阶段，图像和视频对外界的记录和重现只能在某个固定观察角度进行。目前可用的激光三维全息摄影和显影技术由于成本较高，只能在少数场合应用，同时由于显影技术的局限无法应用于视频。另一方面，其他类型的正在开发或者已经应用的三维全息技术大多数是通过人体穿戴设备和特殊的光学设备提供视觉错觉，无法做到裸眼的全息效果，同时也存在成本高昂和不能大屏显示的缺点，无法大规模推广。因此，一种成本低廉、可以在动态显示视频和大屏显示的全息显示技术，具有十分重要的意义。
经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN201710910292.6公开日2018.01.09，公开了一种一种基于三维激光全息投影技术的头戴显示系统，由准直光源、空间光调制器、分光棱镜、成像系统、分光镜、自由曲面半透半反镜和孔径光阑组成，通过对三维图像进行计算编码，将其位相分布输入到空间光调制器，并利用输入光的干涉衍射作用，对三维图像进行实时再现。该技术的不足之处在于需要一个头戴系统进行显示，只是把激光干涉全息技术放置在头戴系统中，同时该技术需要强大的信号处理能力和激光干涉显示系统，所需要的成本较高。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种基于光的散射原理的全息投影装置，通过多个角度光束在散射介质上的散射叠加，达到全息三维显示的效果。
本发明是通过以下技术方案实现的，包括：散射介质、吸收背景、光源组合和同步控制系统。其中：散射介质是可以对通过的光束形成散射效果的介质，吸收背景将通过散射介质后的光束吸收，防止光束被反射干扰散射介质的成像效果，光源组合是产生投射于散射介质上的光束的一组光源，同步控制系统用于控制光源组合中每个光源的亮度、焦距、投影方向和时间同步。
所述的散射介质是对通过的光束形成散射效果的介质，将光源组合产生的光束在散射介质上叠加后产生人眼可以观察到的亮度或者颜色对比，散射介质有各种烟、雾或其他可产生光散射的固体、液体或气体，常见的散射介质成像的效果有雾中手电筒的光束、舞台上的光束和空气中的激光束等。
所述的吸收背景是一种用于吸收通过散射介质后的光束的装置，其作用在于防止通过散射介质后的光束被反射干扰散射介质的成像效果，对于激光，吸收背景还可以防止激光剩余的能量造成的破坏。
所述的吸收背景是一个可选部分，当穿过散射介质剩余的光束能量较小，不影响成像结果，无潜在破坏，可以不设吸收背景。
所述的吸收背景和光源组合位于散射介质的两侧，光源组合发出的光束在经过散射介质的散射后被吸收背景吸收。
所述的吸收背景的主要特征是颜色为黑色，可能有表面尖劈结构，能够尽量大幅度地吸收通过散射介质后剩余的光束。
所述的光源组合是产生显示光束的一组光源，光源组合投影到散射介质的光束方向各不相同，通过在散射介质同一点的叠加形成人眼可以分辨的亮度或者颜色差。
所述的光源组合的光源可以是一般的投影机或者激光束，本发明的光源组合的光源是但不限于这两种形式。
所述的同步控制系统是一套控制系统，用于控制光源组合中各个光源的亮度、焦距、方向和时间同步，使光源组合可以在散射介质上形成最佳的显示效果。
技术效果
本发明通过一组光源形成不同方向的光束投影于散射介质上，以在散射介质上在多个光束的散射叠加下产生人眼可分辨的亮度或者颜色差别，从而在散射介质上实现三维全息显示，这种三维全息显示建立于散射介质中的实像，可以由不同的角度观察成像物体不同方向的细节，不用借助人体穿戴设备产生错觉形式的三维效果，同时由于散射介质可以是烟、雾乃至空气等非实体介质，可以产生空中无实体介质产生三维全息显示的效果。
附图说明：
图1是实施例1的平面结构。
图2是实施例2的组成结构。
图3是实施例3的组成结构。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1所示，实施例1为一种基于光的散射原理的全息投影装置，本实施例包括：散射介质1、吸收背景2、光源组合3和同步控制系统4。其中：散射介质1是可以对通过的光束形成散射效果的介质，吸收背景2是一面黑色背景墙，将通过散射介质后的光束吸收，防止光束被反射干扰散射介质1的成像效果，光源组合3是产生投射于散射介质1上的光束的一组光源，同步控制系统4用于控制光源组合3中每个光源的焦距、投影方向和时间同步。
所述的散射介质1是对通过的光束形成散射效果的介质，将光源组合产生的光束在散射介质1上叠加后产生人眼可以观察到的亮度或者颜色对比，如图1所示，本实施例中散射介质为半圆柱形的人造烟雾。
所述的吸收背景2是一种用于吸收通过散射介质1后的光束的背景墙，其作用在于防止通过散射介质1后的光束形成反射干扰成像效果。
吸收背景2和光源组合3位于散射介质1的两侧，光源组合3发出的光束在经过散射介质1的散射后被吸收背景2吸收。
吸收背景2的主要特征是颜色为黑色，并且具有尖劈结构，能够尽量大幅度地吸收通过散射介质1后剩余的光束。
所述的光源组合3是产生投影光束的一组光源，光源组合3投影到散射介质1的光束方向各不相同，通过在散射介质1同一点的叠加后形成人眼可以分辨的亮度差。
光源组合3是一组围绕散射介质1放置的投影机。
所述的同步控制系统4是一套控制系统，用于控制光源组合3中各个光源的亮度、焦距、投影方向和帧时间同步，使光源组合3可以在散射介质1上形成最佳的显示效果。
实施例1中光源组合3中每个光源都通过不同角度将画面投影在散射介质1上，而每个光源的画面为实物在相同角度拍摄得到的，通过多路不同角度画面的叠加，可以在散射介质1上显示出立体三维图形。
实施例2
如图2所示，实施例2为一种基于光的散射原理的全息投影装置，本实施例包括：散射介质1、吸收背景2、光源组合3和同步控制系统4。其中：散射介质1是可以对通过的光束形成散射效果的介质，吸收背景2是一组黑色背景墙，将通过散射介质后的光束吸收，防止光束被反射干扰散射介质1的成像效果，同时防止激光剩余的能量产生的破坏，光源组合3是产生投射于散射介质1上的光束的一组激光源，同步控制系统4用于控制光源组合3中每个光源的亮度和时间同步。
所述的散射介质1是对通过的光束形成散射效果的介质，将光源组合产生的光束在散射介质1上叠加后产生人眼可以观察到的亮度或者颜色对比，如图1所示，本实施例中散射介质为立方形的人造雾。
所述的吸收背景2是一组用于吸收通过散射介质1后的光束的背景墙，其作用在于防止通过散射介质1后的光束形成反射干扰成像效果，同时防止激光剩余的能量产生的破坏。
吸收背景2和光源组合3位于散射介质1的对称方向，光源组合3发出的光束在经过散射介质1的散射后被吸收背景2吸收。
吸收背景2的主要特征是颜色为黑色，能够尽量大幅度地吸收通过散射介质1后剩余的光束。
所述的光源组合3是产生投影光束的一组激光源，光源组合3投影到散射介质1的光束方向各不相同，通过在散射介质1同一点的叠加后形成人眼可以分辨的颜色差。
光源组合3是三面分别从X,Y和Z方向投射的激光阵列，每个激光阵列分别向散射介质1发射平行激光束，三个激光阵列分别向散射介质1投射三原色中的一个，三个方向的颜色最终在散射介质1中一点交汇组合成物体表面的颜色。
所述的同步控制系统4是一套控制系统，用于控制光源组合3的各个光源阵列中每个激光束的亮度和时间同步，用于在散射介质1中形成X,Y和Z方向各不相重叠的点组合，同时通过不同点组合的时间扫描组合成一帧立体画面。
实施例2中光源组合3中每个光源都通过信号处理生成的物体表面X,Y和Z方向的三原色激光束，在散射介质1中的一点上，X,Y和Z方向上的三原色激光束最终形成物体表面颜色的一个光点，通过同步控制系统4的控制，同一时刻光源组合在散射介质1形成不互相干扰的一组光点，而不同光点通过时间扫描形成一帧完整的三维画面。
实施例3
如图3所示，实施例3为一种基于光的散射原理的全息投影装置，本实施例包括：散射介质1、光源组合2和同步控制系统3。其中：散射介质1是可以对通过的光束形成散射效果的介质，光源组合2是产生投射于散射介质1上的光束的一组光源，同步控制系统3用于控制光源组合2中每个光源的亮度、方向和时间同步。
所述的散射介质1是对通过的光束形成散射效果的介质，将光源组合产生的光束在散射介质1上叠加后产生人眼可以观察到的亮度差，如图3所示，本实施例中散射介质为自然界中的雾。
所述的光源组合2是产生投影光束的一组光源，光源组合2投影到散射介质1的光束方向各不相同，通过在散射介质1同一点的叠加后形成人眼可以分辨的亮度对比。
光源组合2是一组围绕散射介质1放置的投影机。
所述的同步控制系统3是一套控制系统，用于控制光源组合2的各个光源的亮度、焦距、投影方向和帧时间同步，使光源组合2可以在散射介质1上形成最佳的显示效果。
实施例3中光源组合2中每个光源都通过不同角度将画面投影在散射介质1上，而每个光源的画面为实物在相同角度拍摄得到的，通过多路不同角度画面的叠加，可以在散射介质1上显示出立体三维图形。
Claims (9)
1.一种散射投影装置，包括：散射介质、吸收背景、光源组合和同步控制系统。其中：散射介质是可以对通过的光束形成散射效果的成像介质，吸收背景是将通过散射介质后的光束吸收，防止光束投射在反射界面干扰散射介质的成像效果，光源组合是产生投射于散射介质上的光束的一组光源，同步控制系统用于控制光源组合中每个光源的亮度、焦距、投影方向和时间同步。
2.根据权利要求1所述的散射投影装置，其特征是所述的散射介质是对通过的光束形成散射效果的介质，将光源组合产生的光束在散射介质上叠加后产生人眼可以观察到的亮度或者颜色对比，散射介质有各种烟、雾或其他可产生光散射的固体、液体或气体，常见的散射介质成像的效果有雾中手电筒的光束、舞台上的光束和空气中的激光束等。
3.根据权利要求1所述的散射投影装置，其特征是所述的吸收背景是一种用于吸收通过散射介质后的光束的装置，其作用在于防止通过散射介质后的光束被反射干扰散射介质的成像效果，对于激光，吸收背景还可以防止激光剩余的能量造成的破坏。
4.根据权利要求1和权利要求3所述的散射投影装置，其特征是所述的吸收背景是一个可选部分，当穿过散射介质剩余的光束能量较小，不影响成像结果，无潜在破坏，可以不设吸收背景。
5.根据权利要求1和权利要求3所述的散射投影装置，其特征是所述的吸收背景和光源组合位于散射介质的两侧，光源组合发出的光束在经过散射介质的散射后被吸收背景吸收。
6.根据权利要求1和权利要求3所述的散射投影装置，其特征是所述的吸收背景的主要特征是颜色为黑色，可能有表面尖劈结构，能够尽量大幅度地吸收通过散射介质后剩余的光束。
7.根据权利要求1所述的散射投影装置，其特征是所述的光源组合是产生显示光束的一组光源，光源组合投影到散射介质的光束方向各不相同，通过在散射介质同一点的叠加形成人眼可以分辨的亮度或者颜色差。
8.根据权利要求1和权利要求7所述的散射投影装置，其特征是所述的光源组合的光源可以是一般的投影机或者激光束，本发明的光源组合的光源是但不限于这两种形式。
9.根据权利要求1所述的散射投影装置，其特征是所述的同步控制系统是一套控制系统，用于控制光源组合中各个光源的亮度、焦距、方向和时间同步，使光源组合可以在散射介质上形成最佳的显示效果。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |