一種利用超聲波干擾技術(shù)實(shí)現(xiàn)全息投影的系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種利用超聲波干擾技術(shù)實(shí)現(xiàn)全息投影的系統(tǒng)及方法，包括變頻的超聲波發(fā)射結(jié)構(gòu)、光投影結(jié)構(gòu)和中控結(jié)構(gòu)，光投影結(jié)構(gòu)通過USB接口與計(jì)算機(jī)或智能終端設(shè)備相連接，超聲波發(fā)射結(jié)構(gòu)、光投影結(jié)構(gòu)分別通過電路與中控結(jié)構(gòu)相連，光投影結(jié)構(gòu)設(shè)置于超聲波發(fā)射結(jié)構(gòu)上方。本發(fā)明通過超聲波發(fā)射結(jié)構(gòu)前面的空氣分子的有序振動(dòng)形成空氣屏幕，再將投射的圖像與此空氣屏幕結(jié)合，改變了原有3D投影儀播放需搭配3D眼鏡的局限性，達(dá)到空氣分子的3D成像效果，適用區(qū)域范圍廣，條件簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)，而且危險(xiǎn)性小。
【專利說明】一種利用超聲波干擾技術(shù)實(shí)現(xiàn)全息投影的系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于全息與投影顯示【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種利用超聲波干擾技術(shù)實(shí)現(xiàn)全息投影的系統(tǒng)及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]全息投影就是一種在空氣中立體成像的技術(shù)，不同于平面銀幕投影僅僅在二維表面通過透視、陰影等效果實(shí)現(xiàn)立體感，全息投影技術(shù)是真正呈現(xiàn)3D的影像，可以從360°的任何角度觀看影像的不同側(cè)面。最早是由美國(guó)的一位理工研究生實(shí)現(xiàn)出來的，是利用“海市蜃樓”原理，在水蒸氣中成像，只能在水蒸氣中投影，后來其它國(guó)家的一些公司、科研院所也相繼研究出了利用激光投射及旋轉(zhuǎn)鏡等方法成像的技術(shù)，有激光投射空氣將氮氧分離的，形成小型爆炸來折射光，雖然是物理變化但是安全穩(wěn)定性還是不高。
[0003]讓光線可以在通過空氣時(shí)產(chǎn)生立體投影，是研究人員一直探索的。本發(fā)明針對(duì)目前國(guó)內(nèi)使用技術(shù)均為國(guó)外所有，并且全球范圍內(nèi)尚無聲波傳導(dǎo)技術(shù)成像的現(xiàn)狀，利用聲波的干擾振動(dòng)讓空氣產(chǎn)生有序振動(dòng)，形成空氣屏，從而達(dá)到了空氣中的立體成像效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的問題是提供一種利用超聲波干擾技術(shù)實(shí)現(xiàn)全息投影系統(tǒng)及方法，本發(fā)明改變了原有3D投影儀播放需搭配3D眼鏡的局限性，達(dá)到空氣中3D成像效果，適用區(qū)域范圍廣。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種利用超聲波干擾技術(shù)實(shí)現(xiàn)全息投影的系統(tǒng)，包括變頻的超聲波發(fā)射結(jié)構(gòu)、光投影結(jié)構(gòu)和中控結(jié)構(gòu)，所述光投影結(jié)構(gòu)通過USB接口與計(jì)算機(jī)或智能終端設(shè)備相連接，所述超聲波發(fā)射結(jié)構(gòu)、所述光投影結(jié)構(gòu)分別通過電路與所述中控結(jié)構(gòu)相連，所述光投影結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述超聲波發(fā)射結(jié)構(gòu)上方，所述超聲波發(fā)射結(jié)構(gòu)包括電源電路、超聲波發(fā)生器、放大電路、比較器和換能器，所述超聲波發(fā)生器中設(shè)有微控制處理器，所述電源電路的電源輸出端與所述超聲波發(fā)生器的電源輸入端連接，所述超聲波發(fā)生器的信號(hào)輸出端與所述放大電路的信號(hào)輸入端連接，所述放大電路的信號(hào)輸入端與所述比較器的信號(hào)輸入端連接，所述比較器的信號(hào)輸出端與所述換能器的信號(hào)輸出端連接，所述光投影結(jié)構(gòu)包括依次排列的背光源、正心菲涅爾鏡、寬溫液晶屏和偏心菲涅爾鏡、光投射頭，所述光投射頭為二或三片式攝影頭。
[0007]優(yōu)選地，所述超聲波發(fā)射結(jié)構(gòu)還包括聲波投射口，所述光投射頭與所述聲波投射口之間的距離不超過lcm。
[0008]優(yōu)選地，所述背光源為高強(qiáng)度的紅色激光。
[0009]優(yōu)選地，所述寬溫液晶屏的存儲(chǔ)溫度為-20?70°C，工作溫度為O?50°C。
[0010]一種利用超聲波干擾技術(shù)實(shí)現(xiàn)全息投影的方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0011](I)超聲波發(fā)射結(jié)構(gòu)向空氣發(fā)射聲波,帶動(dòng)所述聲波發(fā)射器面前0.5?1.3m處范圍在50Cm*60Cm*70Cm內(nèi)的空氣分子發(fā)生有序振動(dòng)，形成多層次的空氣振動(dòng)流，所述空氣振動(dòng)流形成一個(gè)空氣屏幕；
[0012](2)背光源通過光學(xué)結(jié)構(gòu)不斷反射疊加形成層疊光；
[0013](3)步驟(2)中所述的層疊光透射到步驟(I)所述空氣屏幕中，形成全息投影圖。
[0014]優(yōu)選地，步驟(I)中超聲波發(fā)射結(jié)構(gòu)的振動(dòng)頻率范圍為0.08?0.15MHz。
[0015]優(yōu)選地，步驟(2)中的所述光學(xué)結(jié)構(gòu)包括依次排列的正心菲涅爾鏡、寬溫液晶屏、偏心菲涅爾鏡和光投射頭。
[0016]優(yōu)選地，步驟(2)中所述的背光源采用高強(qiáng)度紅色激光。
[0017]優(yōu)選地，所述光投射頭與所述超聲波發(fā)射結(jié)構(gòu)的聲波投射口距離不超過lcm。
[0018]優(yōu)選地，步驟(3)中所述的空氣屏幕由漏斗形的透明罩來隔絕外界干擾。
[0019]本發(fā)明通過超聲波發(fā)射結(jié)構(gòu)前面的空氣分子的有序振動(dòng)形成空氣屏幕，再將投射的圖像與此空氣屏幕結(jié)合，改變了原有3D投影儀播放需搭配3D眼鏡的局限性，達(dá)到空氣分子的3D成像效果，可以在任何地方使用，適用區(qū)域范圍廣，條件簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)，而且危險(xiǎn)性小。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖
[0021]圖中:1、計(jì)算機(jī)2、超聲波發(fā)射結(jié)構(gòu)3、光投影結(jié)構(gòu)4、透明罩5、中控結(jié)構(gòu)6、背光源7、正心菲涅爾鏡8、寬溫液晶屏9、偏心菲涅爾鏡10、光投射頭11、聲波投射口

【具體實(shí)施方式】
[0022]本發(fā)明主要是通過超聲波振動(dòng)原理，通過超聲波發(fā)射結(jié)構(gòu)將聲波投射到空氣中，由聲波振動(dòng)帶動(dòng)空氣分子振動(dòng)。平時(shí)我們?cè)诳諝庵袩o法看到空氣分子反射光是因?yàn)榭諝夥肿臃瓷涔鈴?qiáng)度遠(yuǎn)低于光源光強(qiáng)度，我們就是在讓空氣分子振動(dòng)時(shí)可以形成一層層的空氣振動(dòng)流，讓空氣分子在局部范圍內(nèi)更加緊湊、有序，就像是形成了一個(gè)空氣屏幕。這樣當(dāng)光源投射到這個(gè)范圍內(nèi)的時(shí)候，由于光的不斷反射疊加可以讓光強(qiáng)增長(zhǎng)到可視范圍內(nèi)，同時(shí)光線投影出來時(shí)也是層疊出現(xiàn)的，這樣就像看的3D電影一樣，光線投射到這個(gè)空氣屏幕上，只不過因?yàn)榭諝馄聊徊幌衿胀ㄆ聊皇瞧矫娑且粋€(gè)空間，所以在空間內(nèi)形成的圖像是立體的而不需要3D眼鏡的輔助。
[0023]本發(fā)明研究出超聲波振動(dòng)的振動(dòng)頻率控制在0.08?0.15MHz范圍內(nèi)不斷變頻，可以帶動(dòng)投射器前0.5?1.3m處范圍在50Cm*60Cm*70Cm左右內(nèi)的空氣有序振動(dòng)，就像水底暗流那樣，但不是亂流而是有序流動(dòng)。以一個(gè)像點(diǎn)的發(fā)光為例。用兩個(gè)透光屏幕來處理，前面的屏幕是一個(gè)專門用于篩選的屏幕，和液晶屏幕的液晶部分的作用一樣；后面的屏幕是一個(gè)普通的發(fā)光用的屏幕。這兩個(gè)屏幕拉開一定的距離。對(duì)于一個(gè)點(diǎn)的發(fā)光，先假設(shè)這個(gè)點(diǎn)在這兩個(gè)屏幕的中間，把這個(gè)虛擬的點(diǎn)的發(fā)光進(jìn)行還原，將呈現(xiàn)這個(gè)點(diǎn)的一幀分時(shí)地分開，在時(shí)間片I時(shí)，前屏幕的I號(hào)像素透光，由像點(diǎn)的位置來計(jì)算后屏幕的哪一個(gè)像素透光；時(shí)間片2時(shí)，前屏幕的2號(hào)像素透光，然后由像點(diǎn)的位置計(jì)算后屏幕的像素透光位置，以此類推。其中，處理一個(gè)點(diǎn)的發(fā)光時(shí)，前屏幕的某一個(gè)像素透光時(shí)，后屏幕只有一個(gè)像素相響應(yīng)，但是會(huì)產(chǎn)生浪費(fèi)。所以在處理一個(gè)像的時(shí)候，這樣處理:在前屏幕某一個(gè)像素透光時(shí)，后屏幕整個(gè)屏幕都有所響應(yīng)。這樣就做到了整個(gè)像的層次成像。
[0024]最后，光投影結(jié)構(gòu)部分投射出來的層次光投射到被聲波帶動(dòng)有序振動(dòng)的空氣分子中，通過空氣分子多角度的不斷反射疊加，加上光的多層次投射，形成立體影像。
[0025]光投射頭與聲波投射口距離必須不超過lcm，否則無法將投射的圖像與空氣屏幕結(jié)合一起。
[0026]如圖1所示，本發(fā)明提供一種利用超聲波干擾技術(shù)實(shí)現(xiàn)全息投影的系統(tǒng)，包括超聲波發(fā)射結(jié)構(gòu)2、光投影結(jié)構(gòu)3和中控結(jié)構(gòu)5，超聲波發(fā)射結(jié)構(gòu)2、光投影結(jié)構(gòu)3分別通過電路與中控結(jié)構(gòu)5相連，光投影結(jié)構(gòu)3設(shè)置于超聲波發(fā)射結(jié)構(gòu)2上方，超聲波發(fā)射結(jié)構(gòu)2包括電源電路、超聲波發(fā)生器、放大電路、比較器和換能器，超聲波發(fā)生器中設(shè)有微控制處理器，電源電路的電源輸出端與超聲波發(fā)生器的電源輸入端連接，超聲波發(fā)生器的信號(hào)輸出端與放大電路的信號(hào)輸入端連接，放大電路的信號(hào)輸入端與比較器的信號(hào)輸入端連接，比較器的信號(hào)輸出端與換能器的信號(hào)輸出端連接，光投影結(jié)構(gòu)3包括依次排列的背光源6、正心菲涅爾鏡7、寬溫液晶屏8和偏心菲涅爾鏡9、光投射頭10，光投射頭10為二或三片式攝影頭。光投影結(jié)構(gòu)3通過USB結(jié)構(gòu)與計(jì)算機(jī)或智能終端設(shè)備相連接，通過與外界的USB/1G閃存之間的存取溝通，用單片機(jī)讀取閃存內(nèi)容顯示到液晶屏中，并可以實(shí)現(xiàn)各種翻轉(zhuǎn)，鏡像功能坐寸ο
[0027]實(shí)施例1
[0028]利用超聲波干擾技術(shù)實(shí)現(xiàn)全息投影的系統(tǒng)，包括超聲波發(fā)射結(jié)構(gòu)2、光投影結(jié)構(gòu)3和中控結(jié)構(gòu)5，超聲波發(fā)射結(jié)構(gòu)2、光投影結(jié)構(gòu)3分別通過電路與中控結(jié)構(gòu)5相連，光投影結(jié)構(gòu)3設(shè)置于超聲波發(fā)射結(jié)構(gòu)2上方，超聲波發(fā)射結(jié)構(gòu)2包括電源電路、超聲波發(fā)生器、放大電路、比較器和換能器，超聲波發(fā)生器中設(shè)有微控制處理器，電源電路的電源輸出端與超聲波發(fā)生器的電源輸入端連接，超聲波發(fā)生器的信號(hào)輸出端與放大電路的信號(hào)輸入端連接，放大電路的信號(hào)輸入端與比較器的信號(hào)輸入端連接，比較器的信號(hào)輸出端與換能器的信號(hào)輸出端連接，光投影結(jié)構(gòu)3包括依次排列的背光源6、正心菲涅爾鏡7、寬溫液晶屏8和偏心菲涅爾鏡9、光投射頭10，背光源為高強(qiáng)度的紅色激光，光投射頭10為二片式攝影頭，超聲波發(fā)射結(jié)構(gòu)2還包括聲波投射口 11，光投射頭10與聲波投射口 11之間的距尚0.75cm。
[0029]一種利用超聲波干擾技術(shù)實(shí)現(xiàn)全息投影的方法，包括以下步驟:
[0030](I)超聲波發(fā)射結(jié)構(gòu)2向空氣發(fā)射聲波，超聲波發(fā)射結(jié)構(gòu)2的振動(dòng)頻率范圍為
0.10MHz，帶動(dòng)聲波發(fā)射器2面前0.5?1.3m處范圍在50cm*60cm*70cm內(nèi)的空氣分子發(fā)生有序振動(dòng)，讓空氣分子形成多層次、多角度流動(dòng)，空氣振動(dòng)流形成一個(gè)空氣屏幕；
[0031 ] (2)高強(qiáng)度的紅色激光依次通過正心菲涅爾鏡7、寬溫液晶屏8、偏心菲涅爾鏡9和光投射頭10不斷反射疊加形成層疊光；
[0032](3)步驟⑵中層疊光透射到步驟⑴空氣屏幕中，形成全息投影圖。
[0033]實(shí)施例2
[0034]一種利用超聲波干擾技術(shù)實(shí)現(xiàn)全息投影的系統(tǒng)，包括超聲波發(fā)射結(jié)構(gòu)2、光投影結(jié)構(gòu)3和中控結(jié)構(gòu)5，超聲波發(fā)射結(jié)構(gòu)2、光投影結(jié)構(gòu)3分別通過電路與中控結(jié)構(gòu)5相連，光投影結(jié)構(gòu)3設(shè)置于超聲波發(fā)射結(jié)構(gòu)2上方，超聲波發(fā)射結(jié)構(gòu)2包括電源電路、超聲波發(fā)生器、放大電路、比較器和換能器，超聲波發(fā)生器中設(shè)有微控制處理器，電源電路的電源輸出端與超聲波發(fā)生器的電源輸入端連接，超聲波發(fā)生器的信號(hào)輸出端與放大電路的信號(hào)輸入端連接，放大電路的信號(hào)輸入端與比較器的信號(hào)輸入端連接，比較器的信號(hào)輸出端與換能器的信號(hào)輸出端連接，光投影結(jié)構(gòu)3包括依次排列的紅色激光、正心菲涅爾鏡7、寬溫液晶屏8和偏心菲涅爾鏡9、光投射頭10，光投射頭10為三片式攝影頭；超聲波發(fā)射結(jié)構(gòu)2還包括聲波投射口 11，光投射頭10與聲波投射口 11之間的距尚為lcm。
[0035]寬溫液晶屏8的存儲(chǔ)溫度為-20?70°C，工作溫度為O?50°C。
[0036]一種利用超聲波干擾技術(shù)實(shí)現(xiàn)全息投影的方法，包括以下步驟:
[0037](I)超聲波發(fā)射結(jié)構(gòu)2向空氣發(fā)射聲波，超聲波發(fā)射結(jié)構(gòu)2的振動(dòng)頻率范圍為
0.15MHz，帶動(dòng)所述聲波發(fā)射器面前0.5?1.3m處范圍在50cm*60cm*70cm內(nèi)的空氣分子發(fā)生有序振動(dòng)，讓空氣分子形成多層次、多角度流動(dòng)，所述空氣振動(dòng)流形成一個(gè)空氣屏幕；
[0038](2)紅色激光依次通過正心菲涅爾鏡7、寬溫液晶屏8、偏心菲涅爾鏡9和光投射頭10不斷反射疊加形成層疊光；
[0039](3)步驟⑵中所層疊光透射到步驟⑴空氣屏幕中，形成全息投影圖。
[0040]步驟⑴或步驟(3)中空氣屏幕由漏斗形的透明罩4來隔絕外界干擾。因?yàn)樵谟酗L(fēng)的情況下會(huì)影響空氣流動(dòng)，因此需要的是一個(gè)相對(duì)靜止的空間，外界對(duì)空氣流動(dòng)影響越小越好。所以空氣屏幕范圍需要像漏斗那樣透明罩來4圈起來，來隔絕外界干擾。
[0041]以上對(duì)本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明申請(qǐng)范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種利用超聲波干擾技術(shù)實(shí)現(xiàn)全息投影的系統(tǒng)，其特征在于:包括變頻的超聲波發(fā)射結(jié)構(gòu)、光投影結(jié)構(gòu)和中控結(jié)構(gòu)，所述光投影結(jié)構(gòu)通過USB接口與計(jì)算機(jī)或智能終端設(shè)備相連接，所述超聲波發(fā)射結(jié)構(gòu)、所述光投影結(jié)構(gòu)通過電路分別與所述中控結(jié)構(gòu)相連，所述光投影結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述超聲波發(fā)射結(jié)構(gòu)上方，所述超聲波發(fā)射結(jié)構(gòu)包括電源電路、超聲波發(fā)生器、放大電路、比較器和換能器，所述超聲波發(fā)生器中設(shè)有微控制處理器，所述電源電路的電源輸出端與所述超聲波發(fā)生器的電源輸入端連接，所述超聲波發(fā)生器的信號(hào)輸出端與所述放大電路的信號(hào)輸入端連接，所述放大電路的信號(hào)輸入端與所述比較器的信號(hào)輸入端連接，所述比較器的信號(hào)輸出端與所述換能器的信號(hào)輸出端連接，所述光投影結(jié)構(gòu)包括依次排列的背光源、正心菲涅爾鏡、寬溫液晶屏和偏心菲涅爾鏡、光投射頭，所述光投射頭為二或三片式攝影頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用超聲波干擾技術(shù)實(shí)現(xiàn)全息投影的系統(tǒng)，其特征在于:所述超聲波發(fā)射結(jié)構(gòu)還包括聲波投射口，所述光投射頭與所述聲波投射口之間的距離不超過Icm0
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用超聲波干擾技術(shù)實(shí)現(xiàn)全息投影的系統(tǒng)，其特征在于:所述背光源為高強(qiáng)度的紅色激光。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用超聲波干擾技術(shù)實(shí)現(xiàn)全息投影的系統(tǒng)，其特征在于:所述寬溫液晶屏的存儲(chǔ)溫度為-20?70°C，工作溫度為O?50°C。
5.一種利用超聲波干擾技術(shù)實(shí)現(xiàn)全息投影的方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)超聲波發(fā)射結(jié)構(gòu)向空氣發(fā)射聲波，帶動(dòng)所述聲波發(fā)射器面前0.5?1.3m處范圍在50cm*60cm*70cm內(nèi)的空氣分子發(fā)生有序振動(dòng)，形成多層次的空氣振動(dòng)流，所述空氣振動(dòng)流形成一個(gè)空氣屏幕； (2)背光源通過光學(xué)結(jié)構(gòu)不斷反射疊加形成層疊光； (3)步驟(2)中所述的層疊光透射到步驟(I)所述空氣屏幕中，形成全息投影圖。
6.如權(quán)利要求5所述的利用超聲波干擾技術(shù)實(shí)現(xiàn)全息投影的方法，其特征在于:步驟(1)中超聲波發(fā)射結(jié)構(gòu)的振動(dòng)頻率范圍為0.08?0.15MHz。
7.如權(quán)利要求5所述的利用超聲波干擾技術(shù)實(shí)現(xiàn)全息投影的方法，其特征在于:步驟(2)中的所述光學(xué)結(jié)構(gòu)包括依次排列的正心菲涅爾鏡、寬溫液晶屏、偏心菲涅爾鏡和光投射頭。
8.如權(quán)利要求5所述的利用超聲波干擾技術(shù)實(shí)現(xiàn)全息投影的方法，其特征在于:步驟(2)中所述的背光源采用高強(qiáng)度紅色激光。
9.如權(quán)利要求7所述的利用超聲波干擾技術(shù)實(shí)現(xiàn)全息投影的方法，其特征在于:所述光投射頭與所述超聲波發(fā)射結(jié)構(gòu)的聲波投射口距離不超過lcm。
10.如權(quán)利要求5所述的利用超聲波干擾技術(shù)實(shí)現(xiàn)全息投影的方法，其特征在于:步驟(3)中所述的空氣屏幕由漏斗形的透明罩來隔絕外界干擾。
【文檔編號(hào)】G03B35/18GK104166301SQ201410431282
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月28日
【發(fā)明者】李翔辰, 胡家偉 申請(qǐng)人:天津光影迅科技有限公司