本發(fā)明屬于立體投影顯示技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多源光譜立體投影系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

二十一世紀(jì)科技突飛猛進(jìn)，人類已經(jīng)進(jìn)入虛擬化和信息化全面發(fā)展的時(shí)代，使用液晶顯示器的智能手機(jī)、筆記本電腦、多功能顯示器以及現(xiàn)在大規(guī)模使用的數(shù)字、多媒體、投影儀都是二維成像，無法實(shí)現(xiàn)真正的空間三維立體成像，而最近新推出的棱鏡形多維立體成像，是采用人視覺上的錯(cuò)覺造成空間中有三維立體圖像產(chǎn)生，但此多普成像技術(shù)受制于地形和使用范圍，受制于制作的成像玻璃的精度，造成其多維立體空間狹小，而且不穩(wěn)定，攜帶不方便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種攜帶方便、可在空氣中投影出三維立體圖像的多源光譜立體投影系統(tǒng)，讓使用者有十分直觀的可視性與直接可控操作性。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種多源光譜立體投影系統(tǒng)，包括框架以及固定在框架上的激光列陣、成像列陣、集成電路板和電源；

所述激光列陣由至少四十個(gè)均勻排列成正方形方框的激光棱形生成器組成，用于產(chǎn)生激光使空氣中形成上下兩個(gè)相互對(duì)稱的四棱錐體水霧屏幕；

所述成像列陣位于激光列陣內(nèi)部，由至少一百個(gè)均勻排列成實(shí)心圓的光成像接收發(fā)射器組成，用于向四棱錐體水霧屏幕發(fā)射圖像光源、以及發(fā)射和接收感應(yīng)射線；

所述集成電路板和電源均安裝在框架底部，集成電路板分別與激光棱形生成器、光成像接收發(fā)射器和電源電性連接；集成電路板還分別與激光棱形生成器和光成像接收發(fā)射器連接有光纖；集成電路板用于控制各個(gè)激光棱形生成器和光成像接收發(fā)射器配合生成投影圖像。

上述激光棱形生成器包括頂面為開口的第一外殼；位于第一外殼內(nèi)部從上到下依次設(shè)置有外半球透鏡、內(nèi)半球透鏡、散光器、激光溫控器和激光發(fā)射器；所述外半球透鏡比內(nèi)半球透鏡的直徑大，且兩者均為中空的半球體結(jié)構(gòu)，該半球體結(jié)構(gòu)中間的厚度比四周薄，外半球透鏡、內(nèi)半球透鏡和散光器從外到內(nèi)依次套設(shè)；外半球透鏡的底邊前后左右分別通過第一推桿連接有四個(gè)第一電機(jī)；內(nèi)半球透鏡的底邊前后左右分別通過第二推桿連接有四個(gè)第二電機(jī)，每個(gè)第二電機(jī)下方均通過第三推桿連接有第三電機(jī)；所述激光溫控器、激光發(fā)射器、第一電機(jī)、第二電機(jī)和第三電機(jī)分別與集成電路板電性連接；激光發(fā)射器與集成電路板之間接有光纖。

上述散光器為一個(gè)內(nèi)部充滿單晶硅材料的透明球體。

上述光成像接收發(fā)射器包括頂面為開口的第二外殼和安裝在第二外殼上方的凸透鏡；所述凸透鏡為下方設(shè)有開口的中空球體結(jié)構(gòu)，凸透鏡內(nèi)部設(shè)有一根固定柱，固定柱內(nèi)裝有光感發(fā)射器，光感發(fā)射器上方裝有一個(gè)實(shí)心的透明玻璃球；第二外殼內(nèi)部設(shè)有一個(gè)第四電機(jī)、至少一個(gè)感應(yīng)射線發(fā)射器和至少一個(gè)感應(yīng)射線接收器；第四電機(jī)通過第四推桿穿入凸透鏡下方的開口與固定柱下端連接；光感發(fā)射器、第四電機(jī)、感應(yīng)射線發(fā)射器和感應(yīng)射線接收器分別與集成電路板電性連接；光感發(fā)射器與集成電路板之間接有光纖。

上述感應(yīng)射線發(fā)射器為X射線發(fā)射器；上述感應(yīng)射線接收器為X射線接收器。

上述的多源光譜立體投影系統(tǒng)還包括分別與集成電路板連接的揚(yáng)聲器和聲音傳感器。

上述集成電路板包括：

存儲(chǔ)卡，用于儲(chǔ)存圖像和聲音信息；

分別與光感發(fā)射器、感應(yīng)射線發(fā)射器和感應(yīng)射線接收器連接的智能顯示驅(qū)動(dòng)芯片，分別用于控制光感發(fā)射器向水霧屏幕投影圖像、控制感應(yīng)射線發(fā)射器向水霧屏幕發(fā)射感應(yīng)射線以及傳輸處理來自感應(yīng)射線接收器接收到的感應(yīng)射線信號(hào)；

分別與揚(yáng)聲器和聲音傳感器連接的無線通信芯片，分別用于向揚(yáng)聲器傳輸聲音信號(hào)以及傳輸處理來自聲音傳感器的聲音信號(hào)；

分別與激光發(fā)射器、激光溫控器、第一電機(jī)、第二電機(jī)、第三電機(jī)、第四電機(jī)、存儲(chǔ)卡、智能顯示驅(qū)動(dòng)芯片、無線通信芯片和電源連接的處理器，用于處理圖像與聲音數(shù)據(jù)。

上述正方形激光列陣的邊長(zhǎng)大于5cm；圓形成像列陣的直徑大于3cm。

上述的多源光譜立體投影系統(tǒng)還包括安裝在框架底部的PWM液冷散熱器，PWM液冷散熱器與集成電路板連接的，用于給集成電路板散熱。

上述集成電路板還連接有USB接口和網(wǎng)口。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于：

本發(fā)明提供的投影系統(tǒng)利用正方形激光列陣產(chǎn)生激光使空氣中形成上下兩個(gè)相互對(duì)稱的四棱錐體水霧屏幕，再由圓形成像列陣向倒四棱錐形水霧屏幕發(fā)射圖像光源形成三維立體圖像，圖像大小可根據(jù)需要設(shè)置，還可通過發(fā)射和接收感應(yīng)射線，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。本發(fā)明的投影系統(tǒng)可用于代替通信手機(jī)、電視機(jī)、電影屏幕、電腦顯示器等二維平面顯示系統(tǒng)，使用者無需佩戴立體眼鏡就可以看見在空氣中投影出完全立體的三維圖像?？蓱?yīng)用于制造業(yè)、游戲，使使用者有十分直觀的可視性與可控操作性，并且可以感受到無感官觸摸的操作感受。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中激光列陣和成像列陣的分布示意圖。

圖2是本發(fā)明中激光棱形生成器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明中激光棱形生成器的俯視圖。

圖4是本發(fā)明中光成像接收發(fā)射器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明中光成像接收發(fā)射器的俯視圖。

圖6是本發(fā)明多源光譜立體投影系統(tǒng)的折射成像光路圖。

圖7是本發(fā)明多源光譜立體投影系統(tǒng)的反射成像光路圖。

圖8是本發(fā)明中集成電路板的模塊框圖。

圖中：1.激光列陣；11.激光棱形生成器；112.外半球透鏡；113.內(nèi)半球透鏡；114.散光器；115.激光溫控器；116.激光發(fā)射器；117.第一電機(jī)；1171.第一推桿；118.第二電機(jī)；1181.第二推桿；119.第三電機(jī)；1191.第三推桿；2.成像列陣；21.光成像接收發(fā)射器；211.第二外殼；212.凸透鏡；213.固定柱；214.光感發(fā)射器；215.玻璃球；216.第四電機(jī)；217.X射線發(fā)射器；218.X射線接收器；3.框架。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例及其附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步非限制性的詳細(xì)說明。

一種多源光譜立體投影系統(tǒng)，包括框架3以及固定在框架上的激光列陣1、成像列陣2、揚(yáng)聲器、聲音傳感器、PWM液冷散熱器、集成電路板和電源；

如圖1所示，激光列陣1由四十個(gè)均勻排列成正方形方框的激光棱形生成器11組成，用于產(chǎn)生激光使空氣中形成上下兩個(gè)相互對(duì)稱的四棱錐體水霧屏幕；

成像列陣2位于激光列陣1內(nèi)部，由一百個(gè)均勻排列成實(shí)心圓的光成像接收發(fā)射器21組成，用于向四棱錐體水霧屏幕發(fā)射圖像光源、以及發(fā)射和接收感應(yīng)射線；

所述集成電路板和電源均安裝在框架3底部，集成電路板分別與激光棱形生成器11、光成像接收發(fā)射器21和電源電性連接；集成電路板還分別與激光棱形生成器11和光成像接收發(fā)射器21連接有光纖；集成電路板用于控制各個(gè)激光棱形生成器11和光成像接收發(fā)射器21配合生成投影圖像。

所述揚(yáng)聲器、聲音傳感器和PWM液冷散熱器均安裝在框架3底部，且分別與集成電路板連接，PWM液冷散熱器用于給集成電路板散熱。

所述正方形激光列陣1的邊長(zhǎng)為5cm；圓形成像列陣2的直徑為4cm。

如圖2和3所示，激光棱形生成器11包括頂面為開口的第一外殼111；位于第一外殼內(nèi)部從上到下依次設(shè)置有外半球透鏡112、內(nèi)半球透鏡113、散光器114、激光溫控器115和激光發(fā)射器116；外半球透鏡112比內(nèi)半球透鏡113的直徑大，且兩者均為中空的半球體結(jié)構(gòu)，該半球體結(jié)構(gòu)中間的厚度比四周薄，外半球透鏡與內(nèi)半球透鏡的傾斜角度相互配合用于調(diào)節(jié)激光照射的角度；外半球透鏡112、內(nèi)半球透鏡113和散光器114從外到內(nèi)依次套設(shè)；外半球透鏡112的底邊前后左右分別通過第一推桿1171連接有四個(gè)第一電機(jī)117；內(nèi)半球透鏡113的底邊前后左右分別通過第二推桿1181連接有四個(gè)第二電機(jī)118，每個(gè)第二電機(jī)下方均通過第三推桿1191連接有第三電機(jī)119；激光溫控器115、激光發(fā)射器116、第一電機(jī)117、第二電機(jī)118和第三電機(jī)119分別與集成電路板電性連接；激光發(fā)射器116與集成電路板之間接有光纖；散光器114為一個(gè)內(nèi)部充滿單晶硅材料的透明球體，用于減弱激光的強(qiáng)度。每個(gè)激光棱形生成器11的寬度為0.5cm。

如圖4和5所示，光成像接收發(fā)射器21包括頂面為開口的第二外殼211和安裝在第二外殼上方的凸透鏡212；凸透鏡212為下方設(shè)有開口的中空球體結(jié)構(gòu)，凸透鏡內(nèi)部設(shè)有一根固定柱213，固定柱內(nèi)裝有光感發(fā)射器214，光感發(fā)射器214上方裝有一個(gè)實(shí)心的透明玻璃球215，用于擴(kuò)大投影范圍；第二外殼內(nèi)部設(shè)有一個(gè)第四電機(jī)216、兩個(gè)X射線發(fā)射器217和兩個(gè)X射線接收器218；第四電機(jī)216通過第四推桿2161穿入凸透鏡下方的開口與固定柱213下端連接；光感發(fā)射器214、第四電機(jī)216、X射線發(fā)射器217和X射線接收器218分別與集成電路板電性連接；光感發(fā)射器214與集成電路板之間接有光纖。每個(gè)光成像接收發(fā)射器21的寬度為0.5cm。光感發(fā)射器21可采用液晶射頭或微型LED射頭。

如圖8所示，所述集成電路板包括：

存儲(chǔ)卡，用于儲(chǔ)存圖像和聲音信息；

分別與光感發(fā)射器214、X射線發(fā)射器217和X射線接收器218連接的智能顯示驅(qū)動(dòng)芯片，分別用于控制光感發(fā)射器214向水霧屏幕投影圖像、控制X射線發(fā)射器217向水霧屏幕發(fā)射X射線以及傳輸處理來自X射線接收器218接收到的X射線信號(hào)；

分別與揚(yáng)聲器和聲音傳感器連接的無線通信芯片，分別用于向揚(yáng)聲器傳輸聲音信號(hào)以及傳輸處理來自聲音傳感器的聲音信號(hào)；

分別與激光發(fā)射器116、激光溫控器115、第一電機(jī)117、第二電機(jī)118、第三電機(jī)119、第四電機(jī)216、存儲(chǔ)卡、智能顯示驅(qū)動(dòng)芯片、無線通信芯片和電源連接的處理器，用于處理圖像與聲音信號(hào)數(shù)據(jù)；

本實(shí)施例所述的處理器采用Helio x20處理器(生產(chǎn)于聯(lián)發(fā)科技有限公司)；無線通信芯片采用NRF24E1芯片；智能顯示驅(qū)動(dòng)芯片采用HD7289A芯片；存儲(chǔ)卡采用SIM卡或SD卡。

本實(shí)施例的集成電路板還連接有USB接口和網(wǎng)口，用于播放來自外部設(shè)備的圖像和聲音信息。

本發(fā)明可根據(jù)需要改變激光列陣和成像列陣的大小，以及改變激光棱形生成器和光成像接收發(fā)射器的數(shù)量，使其適用于室內(nèi)外大型投影或小型電子設(shè)備投影等。

本實(shí)施例的工作原理：

圓形的成像列陣2位于正方形的激光列陣1內(nèi)部，使用時(shí)，開啟電源開關(guān)，激光棱形生成器11發(fā)射激光，該激光加熱空氣中的水汽使其凝結(jié)生成微小的水晶體，在激光光線所形成的熱量達(dá)到與空氣中的水分子處于凝結(jié)的臨界點(diǎn)的狀態(tài)時(shí)，激光光壁上會(huì)包裹著水晶子，從而形成的水霧反射鏡或折射鏡作為投影屏幕；通過集成電路板調(diào)節(jié)激光棱形生成器11所發(fā)射激光的方向，在激光列陣正上方的空氣中形成上下兩個(gè)相互對(duì)稱的四棱錐體水霧屏幕，同時(shí)還可調(diào)節(jié)激光棱形生成器11所發(fā)射激光的溫度，從而控制空氣中所形成的水晶體的濃度；然后開啟光成像接收發(fā)射器21，光成像接收發(fā)射器21從四棱錐體水霧屏幕下方向上投射圖像光線，在屏幕上形成三維立體圖像。

如圖6所示，當(dāng)水霧屏幕中的水晶體濃度大于10500個(gè)每立方微米時(shí)，此時(shí)水晶體濃度相對(duì)較高，水霧屏幕將通過折射成像，調(diào)整激光棱形生成器11的激光照射角度，使激光列陣所形成的位于下方正立的四棱錐體水霧屏幕的高度為3-8cm；熄滅位于成像列陣中間部分的光成像接收發(fā)射器21，開啟位于成像列陣外圍的光成像接收發(fā)射器21進(jìn)行投影，由于倒棱形投影方式有交叉點(diǎn)可能會(huì)形成兩面呈像，因此熄滅光譜列陣中間的光成像接收發(fā)射器可防止出現(xiàn)兩重或多重成像；三維立體圖像將形成于上方倒立的四棱錐體水霧屏幕中間，觀眾可以水平角度觀看到呈現(xiàn)在水霧屏幕中的圖像。

如圖7所示，當(dāng)水霧屏幕中的水晶體濃度大于4013個(gè)且小于10500個(gè)每立方微米時(shí)，此時(shí)水晶體濃度相對(duì)較低，水霧屏幕將通過反射成像，調(diào)整激光棱形生成器11的激光照射角度，使激光列陣所形成的位于下方正立的四棱錐體水霧屏幕的高度為10-15cm；熄滅位于成像列陣外圍的光成像接收發(fā)射器，開啟位于成像列陣中間的光成像接收發(fā)射器進(jìn)行投影，可使圖像更清晰；三維立體圖像將形成于下方正立的四棱錐體水霧屏幕中間，觀眾可以俯視角度觀看到水霧屏幕中的圖像。另外，所能成像的投影面積不能小于55.7861cm²。

在進(jìn)行人機(jī)交互時(shí)，當(dāng)人手部觸碰到屏幕，手部會(huì)反射來自光成像接收發(fā)射器21發(fā)射出的X射線，光成像接收發(fā)射器21再接收反射回來的X射線，并將信號(hào)傳輸給集成電路板進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，集成電路板中的處理器根據(jù)預(yù)設(shè)好的程序發(fā)出的指令命令，作出相應(yīng)的信息反饋。

本發(fā)明提供的投影系統(tǒng)利用正方形激光列陣產(chǎn)生激光使空氣中形成上下兩個(gè)相互對(duì)稱的四棱錐體水霧屏幕，再由圓形成像列陣向倒四棱錐形水霧屏幕發(fā)射圖像光源形成三維立體圖像，圖像大小可根據(jù)需要設(shè)置，還可通過發(fā)射和接收感應(yīng)射線，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。本發(fā)明的投影系統(tǒng)可用于代替通信手機(jī)、電視機(jī)、電影屏幕、電腦顯示器等二維平面顯示系統(tǒng)，使用者無需佩戴立體眼鏡就可以看見在空氣中投影出完全立體的三維圖像。可應(yīng)用于制造業(yè)、游戲，使使用者有十分直觀的可視性與可控操作性，并且可以感受到無感官觸摸的操作感受。

本發(fā)明的激光列陣和成像列陣可根據(jù)需要改變列陣的大小以及改變激光棱形生成器和光成像接收發(fā)射器的數(shù)量，可適用于室內(nèi)外大型投影或小型電子設(shè)備投影等。例如：該列陣是一臺(tái)手機(jī)的操作系統(tǒng)，無需使用屏幕，通過投影出的三維立體空間圖象直接點(diǎn)擊在空中形成的三維立體空間虛擬圖像的鍵盤，便可以撥打電話；若想觀看一段視頻，無需使用手指點(diǎn)擊，也可通過聲音控制激光列陣手機(jī)或播放器，使其在空中虛擬形成立體圖像而觀看視頻；同時(shí)，也可以根據(jù)需要放大功率，使其投影出跟人大小一樣或比人更大的物品，如樓房、輪船、飛機(jī)等1：1同比例虛擬空中模型，使人身臨其境。另外，運(yùn)用在游戲上使游戲更加真實(shí)、逼真，無需佩戴三維立體游戲眼鏡，便可使其身臨其境的創(chuàng)造出一個(gè)虛假的模擬空間。

需要指出的是，上述實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。