CN109324468A - 一种利用彩虹产生原理的全息投影的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种利用彩虹产生原理的全息投影的设备，包括负离子发生装置、正电压产生装置、制冷装置、制热加湿装置和平行光产生装置；制冷装置和制热加湿装置上下相对设置，制冷装置位于制热加湿装置上方；负电离子发生装置安装在制冷装置中，正电压产生装置安装在制热加湿装置中，从而在负电离子发生装置和正电压产生装置之间形成自下而上的电场。由负电离子发生装置产生的负离子同时受电场向下作用力，与上升湿热气流向上力作用，形成离子富集区，平行光光源位于离子富集区的一侧，向离子富集区投射平行光，于光源同侧观察到全息影像。本发明由于图像直接在高含水率空气中经2次折射形成，无需搭建反射镜面或者反射幕布，使用情景更广阔。

Description

一种利用彩虹产生原理的全息投影的设备
技术领域
本发明属于全息影像技术领域，具体涉及一种利用彩虹产生原理的全息投影的设备。
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
针对现有技术中的不足之处，本发明提出一种利用彩虹产生原理的全息投影的设备。
为了达到上述目的，本发明技术方案如下：
一种利用彩虹产生原理的全息投影的设备，包括：负电离子发生装置、正电压产生装置、制冷装置、制热加湿装置以及平行光产生装置；所述制冷装置和制热加湿装置上下相对设置，制冷装置位于制热加湿装置上方；负电离子发生装置安装在制冷装置中，正电压产生装置安装在制热加湿装置中，因此负电离子发生装置和正电压产生装置同样上下相对设置，且在二者之间形成自下而上的电场。由负电离子发生装置产生的负离子同时受电场向下作用力，与上升湿热气流向上力作用，形成离子富集区，所述平行光光源位于离子富集区的一侧，向离子富集区投射平行光，观察者于光源同侧观察到全息影像。
所述负电离子发生装置采用高压静负电无声放电型空气负离子发生器。
所述平行光产生装置采用“平行光管”作为光源，平行光管所射出白色光线经多道反射镜调整角度及位置后，入射至上述成象区域。
所述制热加湿装置通过加热热导体，进而发生热辐射加热空气；与此同时其通过加热水，加快水蒸发速度，从而向空气提供湿气。
所述负电离子发生装置，由高压直流电使空气分子电离产生负离子，电极制成多极针状，以增加空气电离的数量；其电压需可调节，从而使得电场大小匹配制冷装置与制热加湿装置所产生热力场，进而确保成像区域达到最优效果。
所述制冷装置和制热加湿装置之间形成热力场，其上冷下热；且较热的空气中粒子动能较大，易于向冷空气对流，故形成冷热对流环境；且因同一大气压下温度湿度越高则负离子浓度越高；制热加湿装置有利于保持较高负离子浓度。
所述负电离子发生装置和正电压产生装置之间形成电场，其上负下正；上负下正电场同样影响空气中负离子移动方向，与热力场趋势相反；电场被包裹在热力场之中，在电场和热力场共同作用下，负离子富集在一个小范围内。
所述的离子富集区带负电，其区域中水分子受冷凝结为小水滴，且小水滴呈双电层，其外层为负电，内层为正电，整体带负电。
进一步的，发生电离的物质是空气。
本发明的另一个目的在于提供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）利用制冷装置和制热加湿装置之间形成的热力场、负电离子发生装置和正电压产生装置之间形成的电场二者叠加效果，在一定区域内形成离子富集区；
（2）热力场形成冷热空气间对流，使得空气中水蒸气在此区域凝结为小水珠；
（3）调节电场大小从而在上述区域趋于“暖云”胶性稳定状态现象；
（4）在上述状态下，投射平行光，以合适的角度照射在上述区域中，光线经过两次折射后，在此空间中可观察到具有稳定位置的彩虹环；
（5）通过调节光源入射角度与入射位置，从而调整上述空间中所观察到彩虹环的发生位置；
（6）通过快速调节彩虹环的空间位置，利用人眼视觉暂留原理，使得不同波长可见光叠加还原为白色的自然光，使得能够观察到上述空间发光；
（7）通过对上述成像空间的光照范围和光照时间进行精准控制，能够在成像空间中形成基本的点状发光，进而通过快速扫描，叠加这种基本的点状发光，从而形成具体图像，即可观察到全息影像。
有益效果：本发明相比其他基于反射原理的成像方式，不用搭建镜面或者幕布使用情景更广阔。此外，对同一块成像区域，若同时于不同角度入射平行光，则可在不同角度观看相互独立的成像结果。
附图说明
图1为本发明的结构框架图。
图2为本发明的电场原理示意图。
图3为本发明的空气对流原理示意图。
图中，1-高压静负电无声放电型空气负离子发生器(下简称负电离子发生装置)，2-正电压产生装置，3-制冷装置，4-制热加湿装置，5-平行光产生装置。
具体实施方式
以下参照具体的实施例来说明本发明。本领域技术人员能够理解，这些实施例仅用于说明本发明，其不以任何方式限制本发明的范围。
一种利用彩虹产生原理的全息投影的设备，如图1所示，包括：高压静负电无声放电型空气负离子发生器1、正电压产生装置2、制冷装置3、制热加湿装置4以及平行光产生装置5；制冷装置3和制热加湿装置4上下相对设置，制冷装置3位于制热加湿装置4上方；负电离子发生装置1安装在制冷装置3中，正电压产生装置2安装在制热加湿装置4的中央位置，且负电离子发生装置1和正电压产生装置2上下相对设置，在二者之间形成离子富集区，平行光产生装置5位于离子富集区的一侧，向离子富集区投射光源形成全息影像。
如图2所示，制冷装置3和制热加湿装置4之间形成热力场，其上冷下热；且较热的空气中粒子动能较大，易于向冷空气对流，故形成冷热对流环境；负电离子发生器和正电压产生装置之间形成电场，其上负下正；上负下正电场同样影响空气中负离子移动方向，与热力场趋势相反；电场被包裹在热力场之中，在电场和热力场共同作用下，负离子富集在一个小范围内。离子富集区带负电，其区域中水分子受冷凝结为小水滴，且小水滴呈双电层，其外层为负电，内层为正电，整体带负电。
其中，热力场，电场二者叠加，使得电子向一个区域集中，从而形成空气中负离子富集区域；根据上述原理，将得到空气中正负电分布，即空气中一个负电集中的区域，及围绕在负电周边的正电区域。
与此同时，热力场上冷下热，空气中水蒸气在较冷空气中凝结为小水珠。小水珠受重力作用下降，并在接触湿热空气后水珠增大。
与此同时，热力场上冷，下热的环境，形成空气对流。即热空气上升，冷空气下降。对流过程中，空气带动水蒸气移动，不断向冷空气中补充水分，并对冷空气中所形成的小水珠提供浮力。
冷热空气对流中将形成稳定的小水珠富集区域，此区域又正好与离子富集区域重合；因此小水珠带负电。且小水滴呈双电层，其外层为负电，内层为正电，整体带负电。当负电电荷量超过水煮表面张力后，大水珠分裂为多个小水珠。水珠直径越小，则表面积越大，受空气浮力作用越强。调节电场大小从而在上述区域趋于“暖云”胶性稳定状态现象
在上述“暖云”状态下，以合适的角度投射平行光照射在上述区域中，光线经过两次折射后，在此空间中可观察到具有稳定位置的彩虹环；通过快速调节彩虹环的空间位置，利用人眼视觉暂留原理，使得不同波长可见光叠加还原为白色的自然光，使得能够观察到上述空间发光；通过对上述成像空间的光照范围和光照时间进行精准控制，能够在成像空间中形成基本的点状发光，进而通过快速扫描，叠加这种基本的点状发光，从而形成具体图像，即可观察到全息影像。
需要理解到的是：以上所述仅是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种利用彩虹产生原理的全息投影的设备，其特征在于：包括：负电离子发生装置、正电压产生装置、制冷装置、制热加湿装置以及平行光产生装置；
所述制冷装置和制热加湿装置上下相对设置，制冷装置位于制热加湿装置上方；负电离子发生装置安装在制冷装置中，正电压产生装置安装在制热加湿装置中，因此负电离子发生装置和正电压产生装置同样上下相对设置，且在二者之间形成自下而上的电场；
由负电离子发生装置产生的负离子同时受电场向下作用力，与上升湿热气流向上力作用，形成离子富集区，所述平行光光源位于离子富集区的一侧，向离子富集区投射平行光，于光源同侧即可观察到全息影像。
2.如权利要求1所述的利用彩虹产生原理的全息投影的设备，其特征在于：所述负电离子发生装置采用高压静负电无声放电型空气负离子发生器。
3.如权利要求1所述的利用彩虹产生原理的全息投影的设备，其特征在于：所述制冷装置和制热加湿装置之间形成热力场，其上冷下热；且较热的空气中粒子动能较大，易于向冷空气对流，故形成冷热对流环境。
4.如权利要求1所述的利用彩虹产生原理的全息投影的设备，其特征在于：所述负电离子发生器和正电压产生装置之间形成电场，其上负下正；上负下正电场同样影响空气中负离子移动方向，与热力场趋势相反；电场被包裹在热力场之中，在电场和热力场共同作用下，负离子富集在一个小范围内。
5.如权利要求1所述的利用彩虹产生原理的全息投影的设备，其特征在于：所述的离子富集区带负电，其区域中水分子受冷凝结为小水滴，且小水滴呈双电层，其外层为负电，内层为正电，整体带负电。
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修灵彦等: "小型水雾投影的研制及优化", 《光学与光电技术》 *

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