本發(fā)明全息影像領(lǐng)域，尤其涉及一種利用彩虹產(chǎn)生原理的全息投影的方法。

背景技術(shù)：

全息投影技術(shù)最早利用二維“水蒸氣墻”作為幕布，通過圖像產(chǎn)生設(shè)備投影在“水幕布”上從而形成圖像。該方法中水幕墻對(duì)于周圍環(huán)境要求較高(如抗風(fēng)能力較弱)，且由于該方法光圖像信息構(gòu)成于投影機(jī)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，反射后圖像信息損失嚴(yán)重。

此后相繼研究出的，旋轉(zhuǎn)鏡及其他采用鏡面或者幕布的方法需借助鏡面實(shí)現(xiàn)，需在觀察者與圖像之間用物理介質(zhì)隔離開，其使用情景受到限制。其他方法還有采用激光投射空氣使氮氧分離進(jìn)而產(chǎn)生小爆炸發(fā)生光線，此方法具有一定危險(xiǎn)性，不易觀察者近距離觀察；

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明結(jié)合上述背景技術(shù)中提到的問題，針對(duì)上述問題，因而提出一種利用彩虹產(chǎn)生原理的全息投影的方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案是一種利用彩虹產(chǎn)生原理的全息投影的方法，包括以下步驟：

(1)、通過設(shè)于置于地面的水霧發(fā)生設(shè)備，在一定范圍內(nèi)空氣中噴射形成具有粗顆徑的懸浮小水珠，利用上述范圍內(nèi)高含水率空間作為全息投影的成像空間；

(2)、光源設(shè)備產(chǎn)生平行光，從觀察者所在方位以合適的角度照射在上述空間中，光線經(jīng)過兩次折射后，靜止的觀察者在此空間中可觀察到具有確定空間位置彩虹環(huán)；

(3)、通過調(diào)節(jié)平行光入射角度，從而調(diào)整觀察者在上述空間中所觀察到彩虹環(huán)的確定空間位置；

(4)、通過快速調(diào)節(jié)彩虹環(huán)的空間位置，從而使得不同波長可見光疊加從而還原為白色的自然光，據(jù)此原理使得觀察者，能夠觀察到上述空間發(fā)光；

(5)、通過對(duì)上述成像空間的光照范圍和光照時(shí)間進(jìn)行控制，能夠在成像空間中形成基本的點(diǎn)狀發(fā)光，進(jìn)而通過快速疊加這種基本的點(diǎn)狀發(fā)光，從而形成具體圖像，因而觀察者在上述半球狀高含水率的空間中，即可觀察到全息影像。

進(jìn)一步的，步驟(1)中的水霧發(fā)生設(shè)備以能夠在成像空間中形成粗直徑的懸浮小水珠為更優(yōu)，成像空間中小水珠顆粒越大，成像效果越鮮艷明亮；水霧發(fā)生設(shè)備包括高壓噴射設(shè)備和水幕體補(bǔ)充噴射設(shè)備，高壓噴射設(shè)備用于檢測、控制成像空間中空氣的整體含水率和小水珠粗細(xì)比率，并逐漸形成合適成像環(huán)境(將得空氣中小水珠直徑增大到最佳)。

進(jìn)一步的，步驟(2)中的光源設(shè)備可以但不僅限于發(fā)生自然光，任何可見光均可通過類似原理完成本方法。

進(jìn)一步的，步驟(2)中的光源設(shè)備可以但不僅限于采用鏡面反射的方式來實(shí)現(xiàn)平行光。平行光入射成像空間可以最有效的利用光線成像，若采用凹凸鏡的方法則會(huì)削弱光線的利用率。

進(jìn)一步的，步驟(4)或步驟(5)中過程需以極快的速度按步驟描述方式改變成像空間中的圖像，前述的“極快速度”應(yīng)理解為快于人眼分辨速度.通過超過人眼分辨速度的圖像變化，使得多個(gè)圖像疊加從而完整全息投影圖像。

進(jìn)一步的，步驟(5)中觀察者傾斜底面42°半球狀高含水率的空間中觀察即可觀測到全息影像

本發(fā)明利用彩虹的原理實(shí)施全息投影。笛卡爾證明了彩虹環(huán)的具體位置，由折射面與圓錐面(以觀察者為頂點(diǎn)作平行于自然光的的輔助線，與該輔助線成42°角的射線環(huán)繞該輔助線一周所形成的圓錐面)的切線決定。采用平行光直接照射三維“水蒸氣成像空間”后，光線在小水滴中經(jīng)過兩次折射進(jìn)入觀察者眼中，進(jìn)而觀察者可以直接在“半球狀的高含水率空間”中看到具有具體位置的彩虹圖像。一旦改變?nèi)肷涔獾娜肷浣嵌?，上述圓錐面以觀察者為不變的頂點(diǎn)，其角度隨之發(fā)生變化。進(jìn)而影響折射面與圓錐面的切線位置，即彩虹環(huán)影像的實(shí)際位置。進(jìn)而可使得觀察者在一定區(qū)域看到位置變化的彩虹環(huán)，高速的變化(超過人眼分辨速度)彩虹環(huán)的位置，可使得彩虹環(huán)不同波長光線相互疊加，從而還原為自然光。從而達(dá)到在觀察者眼中“空氣發(fā)光”的效果。彩虹環(huán)位置的最大變化范圍即為全息影像的產(chǎn)生范圍。在此范圍內(nèi)通過控制入射光范圍和照射時(shí)間形成基礎(chǔ)圖像(例如小型發(fā)光點(diǎn))，高速疊加這種基礎(chǔ)圖像能夠進(jìn)而形成更高級(jí)的可編程的圖像。

本發(fā)明上述半球狀的高含水率空間相較于二維的水霧墻具有更好的抗風(fēng)、抗環(huán)境擾動(dòng)能力；此外，若360°全角度入射平行光則半球狀成像空間可360°觀看到不同圖像，無需特定觀察角度。

本發(fā)明全息圖像在半球狀的高含水率空間中直接形成，避免了傳統(tǒng)方法圖像需形成于設(shè)備中再通過反射進(jìn)入觀察者視線中，從而造成的圖像信息損失。

本發(fā)明中只需普通平行光源和“半球狀的高含水率空間受照射體”即可形成圖像，不用搭建鏡面或者幕布使用情景更廣闊。

附圖說明

圖1為本發(fā)明方法中的位置原理圖。

圖2為本發(fā)明上斜光線照射和觀察者觀察原理圖。

圖3為本發(fā)明下斜光線照射和觀察者觀察原理圖；

圖4為本發(fā)明紅黃藍(lán)三原色在半球狀水霧上快速掃描疊加形成白色自然光原理圖；

圖5為本發(fā)明對(duì)部分彩虹進(jìn)行照射，形成特定豎條狀發(fā)光區(qū)域原理圖；

圖6為本發(fā)明對(duì)部分彩虹進(jìn)行照射和控制照射時(shí)間，形成特定豎條狀發(fā)光區(qū)域原理圖；

圖7為本發(fā)明觀察人背后入射的光線能夠形成彩虹圖像原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)說明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。

由圖1、圖2、圖3展示了本方法中背光源入射平行光的角度與彩虹位置關(guān)系，通過改入射光的入射角度，使得觀察者在成像空間中觀察到的彩虹位置產(chǎn)生變化。

圖4展示了，在觀察者眼中經(jīng)多道彩虹環(huán)疊加后，不同波長光線相互疊加而重新還原為自然光。因而觀察者可以觀察到成像空間中類似發(fā)光現(xiàn)象。

圖5、圖6分別展示了控制對(duì)成像空間的光照空間與光照時(shí)間后，可以在特定成像區(qū)域形成小的光斑。進(jìn)而快速(以超過人眼觀察反應(yīng)速度)依次的以一定次序在不同位置上創(chuàng)造類似小光斑，進(jìn)而造成在觀察者眼中成像的效果。

圖7設(shè)想了兩種背光源布置形式。圖中“環(huán)形發(fā)光源”分別布置在成像空間的上方或者下方，光線經(jīng)過在光源中經(jīng)過了反射鏡的調(diào)節(jié)以平行光線射入成像空間?！碍h(huán)形發(fā)光源”的直徑大于觀察者距離成像空間的距離，因此位于觀察者背后的光源形成了觀察所必須的“背光源”。若觀察者位于下方仰視成像空間，則“環(huán)形發(fā)光源”應(yīng)布置于成像空間下方；若觀察者位于上方俯視成像空間，則“環(huán)形發(fā)光源”應(yīng)布置于成像空間上方。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明利用彩虹的原理(笛卡爾證明彩虹總是以42°拱形產(chǎn)生的原理)實(shí)施全息投影，利用三維“水蒸氣空間”采用自然光直接照射水蒸汽后，直接在“半球狀的高含水率空間”中成像。本發(fā)明上述半球狀的高含水率空間相較于二維的水霧墻具有更好的抗風(fēng)、抗環(huán)境擾動(dòng)能力；此外，若360°全角度入射平行光則半球狀成像空間可360°觀看到不同圖像，無需特定觀察角度。本發(fā)明由于圖像直接在半球狀的高含水率空間中形成，避免了由于反射造成的圖像信息損失。本發(fā)明中只需普通平行光源和“半球狀的高含水率空間受照射體”即可形成圖像，不用搭建鏡面或者幕布使用情景更廣闊。

技術(shù)研發(fā)人員：張強(qiáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：張強(qiáng)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.12
技術(shù)公布日：2017.08.25