本發(fā)明涉及全息投影技術領域，具體涉及一種再現(xiàn)物品三維影像的全息投影儀。

背景技術：

全息投影技術也稱虛擬成像技術是利用干涉和衍射原理記錄并再現(xiàn)物體真實的三維圖像的技術。全息投影技術不僅可以產(chǎn)生立體的空中幻象，還可以使幻象與表演者產(chǎn)生互動。適用范圍產(chǎn)品展覽、節(jié)目互動、家庭娛樂、學習教育等。

現(xiàn)有的全息投影技術包括以下幾種：

(1)空氣投影和交互技術：在氣流形成的墻上投影出具有交互功能的圖像。此技術將圖像投射在水蒸氣液化形成的小水珠上，可以形成層次和立體感很強的圖像。

(2)激光束投射實體的3d影像：這種技術是利用氮氣和氧氣在空氣中散開時，混合成的氣體變成灼熱的漿狀物質，并在空氣中形成一個短暫的3d圖像。這種方法主要是不斷在空氣中進行小型爆破來實現(xiàn)的。

(3)360度全息顯示屏：這種技術是將圖像投影在一種高速旋轉的鏡子上從而實現(xiàn)三維圖像。

(4)全息金字塔：這種技術是由透明材料制成的四面錐體構成，觀眾的視線能從任何一面穿透它，通過表面反射原理，觀眾能從錐形空間里看到自由飄浮的影像和圖形。

(5)透明平面全息技術：這種技術主要通過全息投影膜、全息紗幕、透明液晶顯示器、透明oled顯示器實現(xiàn)。主要是在平面投影設備上展示影像，在保持清晰顯像的同時，能讓觀眾透過看見背后景物。

(6)旋轉led屏幕：這種技術通過高速旋轉帶動若干個led，由單片機芯片以納秒級的速度控制led的高速亮滅，利用人眼的視覺暫留原理，在空中形成各種圖案。

(7)幻像儀：該技術利用上下兩個曲率一致的凹面鏡，在其中一個凹面鏡底部的開口上實現(xiàn)再現(xiàn)物品三維影像。

基于上述全息投影技術的全息投影儀，雖然能再現(xiàn)原始物體真實三維影像，但是成本非常昂貴；一些全息投影技術具有一定的危險性；目前商用及民用全息投影設備，大多無法觸及全息圖像?；孟駜x只能在凹面鏡底部開口處成像，且無法實現(xiàn)全息影像放大，無法實現(xiàn)正投，背投的投影儀特性。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種再現(xiàn)物品三維影像的全息投影儀，用以解決現(xiàn)有的全息投影儀再現(xiàn)物品三維影像時，成本昂貴、具有一定的危險性、全息影像觸及限制的技術問題。

為實現(xiàn)上述目的，具體地，本發(fā)明提供了如下技術方案：

一種再現(xiàn)物品三維影像的全息投影儀，包括投影源、凹面鏡和聚光投影屏幕，所述投影源設置在所述凹面鏡的反射面底部，所述投影源的投影光線到達所述聚光投影屏幕，在所述聚光投影屏幕上形成全息影像。

一種再現(xiàn)物品三維影像的全息投影儀，包括投影源、凹面鏡和半反半透鏡，所述凹面鏡底部具有開口，所述投影源設置在所述凹面鏡的反射面底部，所述半反半透鏡設置在所述凹面鏡的前方，所述凹面鏡和所述半反半透鏡組合形成聚光投影屏幕，在所述聚光投影屏幕上形成所述投影源的全息影像。

可選的，所述凹面鏡與半反半透鏡組合，在所述凹面鏡反射面底部放置投影源，此時此組合屏幕即作為聚光投影屏幕，又作為投影源容器，形成本發(fā)明的最簡單的組成方式。

可選的，所述凹面鏡與半反半透鏡組合形成聚光投影屏幕時，所述半反半透鏡的反射面位于所述凹面鏡焦點1/2的位置，所述半反半透鏡的反射面面向所述凹面鏡的反射面，所述凹面鏡焦點方向開口的平面與所述半反半透鏡的反射面重合。

進一步的，所述聚光投影屏幕是聚光凹面鏡、菲涅爾透鏡或具有菲涅爾透鏡螺紋結構面，所述聚光凹面鏡、菲涅爾透鏡或菲涅爾透鏡螺紋結構面的曲率與所述凹面鏡相同或相近。當聚光投影屏幕是聚光凹面鏡時，可選的，聚光凹面鏡開口處可以放置優(yōu)化光路的裝置。所述聚光投影屏幕螺紋面和聚光凹面鏡反射面為全息影像成像面。當此屏幕用于背投時，可以使用菲涅爾透鏡或具有菲涅爾透鏡螺紋結構面的透明材質屏幕，所述聚光投影屏幕螺紋結構面位于遠離成像光路一側，所述聚光投影屏幕的螺紋結構面外側可選鍍隔光膜。當此屏幕用于正投時，可以使用負菲涅爾透鏡或具有菲涅爾透鏡螺紋結構面或聚光凹面鏡屏幕，使用帶菲涅爾螺紋結構屏幕時，所述聚光投影屏幕螺紋結構面位于靠近成像光路一側，其螺紋結構面為負菲涅爾透鏡螺紋結構面，螺紋結構面需鍍反射膜。使用聚光凹面鏡時，聚光凹面鏡的反射面需面向成像光路。

可選的，所述聚光投影屏幕，可以具有多層結構，多種貼膜及其他優(yōu)化成像效果的設備組成。

可選的，所述投影源與所述聚光投影屏幕之間可以設置反射鏡，用于改變成像光路。所述反射鏡可以是半反半透鏡或者全反射鏡。

進一步的，所述投影源是形成立體圖像光源的電子設備或者實物。

進一步的，所述凹面鏡作為投影源容器，底部具有開口，所述凹面鏡可以由利于散熱材料的制作。

可選的，所述凹面鏡和所述聚光投影屏幕之間設置有半反半透鏡，半反半透鏡反射面位于所述凹面鏡焦點1/2的位置，半反半透鏡反射面面向所述凹面鏡反射面，所述凹面鏡焦點方向開口的平面與半反半透鏡反射面重合，半透半透鏡非反射面使用偏光片使得指定角度的光線射出。通過半反半透鏡與所述凹面鏡的組合，使所述投影源表面光線在所述凹面鏡和半反半透鏡之間反射，使一部分光線聚焦于所述凹面鏡焦點處，一部分光線平行射出半反半透鏡，以達到優(yōu)化成像光路的目的。

進一步的，所述投影源為實物，需將光源設置在所述凹面鏡的背面，正對開口，開口處設有導光板，在所述凹面鏡的反射面底部設置所述投影源。

進一步的，在所述凹面鏡和所述聚光投影屏幕的成像光路上可以選擇放置投影鏡頭。

進一步的，所述投影鏡頭可以由一個或多個的同一種或多種透鏡組成。

本發(fā)明的技術方案具有如下優(yōu)點：

本發(fā)明的再現(xiàn)物品三維影像的全息投影儀，通過凹面鏡的反射面反射投影源三維光線，再利用聚光投影屏幕的聚光成像作用，能夠在聚光投影屏幕上觀察到投影源的全息影像；本發(fā)明結構簡單，成本低廉，方便民用普及和使用；在垂直于聚光投影屏幕水平360度，垂直一定角度可以觀測到全息影像；使用者與全息投影影像之間無實物，使用者可以直接觸及全息影像；可以有多種組合，多種投影方案可選。

當然，實施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要以上上述所有器件結構。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的第一種再現(xiàn)物品三維影像的全息投影儀結構示意圖。

圖2為本發(fā)明的第二種再現(xiàn)物品三維影像的全息投影儀結構示意圖。

圖3為本發(fā)明的第三種再現(xiàn)物品三維影像的全息投影儀結構示意圖。

圖4為本發(fā)明的第四種再現(xiàn)物品三維影像的全息投影儀結構示意圖。

其中，1-凹面鏡、2-半反半透鏡、3-投影源、4-開口、5-全息影像、6-光源、7-導光板、8-聚光投影屏幕，9-菲涅耳透鏡。

具體實施方式

以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

實施例1

如圖1所示，本發(fā)明提供的第一種再現(xiàn)物品三維影像的全息投影儀，包括投影源3、凹面鏡1和半反半透鏡2，所述凹面鏡1底部具有開口4，所述投影源3設置在所述凹面鏡1的反射面底部，所述半反半透鏡2設置在所述凹面鏡1的前方，所述凹面鏡1和所述半反半透鏡2組合形成聚光投影屏幕，在所述聚光投影屏幕上形成所述投影源3的全息影像5。

其中，所述凹面鏡1與半反半透鏡2組合，在所述凹面鏡1反射面底部放置投影源3，此時此組合屏幕即作為聚光投影屏幕，又作為投影源容器，形成本發(fā)明的最簡單的組成方式。

其中，所述凹面鏡1與所述半反半透鏡2組合形成聚光投影屏幕時，所述半反半透鏡2的反射面位于所述凹面鏡1焦點1/2的位置，所述半反半透鏡2的反射面面向所述凹面鏡1的反射面，所述凹面鏡1焦點方向開口4的平面與所述半反半透鏡2的反射面重合；可選的，所述半透半透鏡2非反射面使用偏光片使得指定角度的光線射出。半反半透鏡2是粘貼半反射膜的亞克力玻璃。

其中，所述凹面鏡1底部的開口4為圓形孔，在所述圓形孔上設置有導光板7，所述導光板7下方設置所述光源6。導光板7下側放置光源6，使光可以均勻射入凹面鏡1內。

其中，所述投影源3可以為實物，還可以為形成立體圖像光源的電子顯示設備。

其中，所述凹面鏡1可以由利于散熱材料的制作。

本實施例1提供的全息投影儀，結構簡單，使用方便，成本低廉，適用于背投、同等比例的全息投影。

實施例2

如圖2所示，本發(fā)明提供的第一種再現(xiàn)物品三維影像的全息投影儀，包括投影源3、凹面鏡1和聚光投影屏幕8，所述投影源3設置在所述凹面鏡1的反射面底部，所述投影源3的投影光線到達所述聚光投影屏幕8，在所述聚光投影屏幕8上形成全息影像5。

其中，所述投影源3與所述聚光投影屏幕8之間可以設置反射鏡，用于改變成像光路。所述反射鏡可以是半反半透鏡2或者全反射鏡。

其中，所述凹面鏡1和所述聚光投影屏幕8之間設置有半反半透鏡2，半反半透鏡2反射面位于所述凹面鏡1焦點1/2的位置，半反半透鏡2反射面面向所述凹面鏡1反射面，所述凹面鏡1焦點方向開口的平面與半反半透鏡2反射面重合。通過半反半透鏡1與所述凹面鏡1的組合，使所述投影源3表面光線在所述凹面鏡1和半反半透鏡2之間反射，使一部分光線聚焦于所述凹面鏡1焦點處，一部分光線平行射出半反半透鏡2，以達到優(yōu)化成像光路的目的。

其中，所述投影源3是形成立體圖像光源的電子設備或者實物。

其中，所述凹面鏡1作為投影源容器，底部具有開口4，所述凹面鏡1可以由利于散熱材料的制作。

其中，所述投影源3為實物，需將光源6設置在所述凹面鏡1的背面，正對開口4，開口處4設有導光板7，在所述凹面鏡1的反射面底部設置所述投影源3。

本實施例2通過聚光投影屏幕8與凹面鏡1焦點重合，將凹面鏡1焦點光線轉換為平行光，以去除部分干擾光線。半反半透鏡2與凹面鏡1組合后，可以使部分光線轉換為平行光，通過聚光投影屏幕8將平行光再次聚焦于屏幕上方，此時看到放大的全息影像5。對于本示例來說，半反半透鏡2所反射的實物投影源3的虛像，其位于凹面鏡1焦點偏下方，經(jīng)凹面鏡1轉換的平行光為放大光線。

其中，所述聚光投影屏幕8可以是菲涅爾透鏡或具有菲涅爾透鏡螺紋結構面的透明材質屏幕，所述菲涅爾透鏡或菲涅爾透鏡螺紋結構面的曲率與所述凹面鏡1相同或相近。所述聚光投影屏幕螺紋結構面為全息影像成像面。當此聚光投影屏幕用于背投時，菲涅爾透鏡螺紋外側可選鍍鏡面膜或隔光膜，鍍膜的聚光投影屏幕面需面向用戶。當此聚光投影屏幕用于正投時，菲涅爾透鏡螺紋內側可選鍍鏡面膜，且為負菲涅爾螺紋結構，鍍膜的聚光投影屏幕面需面向用戶。使用聚光凹面鏡作為投影屏幕時，僅可用于正投，且聚光凹面鏡的反射面需面向成像光路。

本實施例提供的全息投影儀，結構簡單，使用方便，成本低廉，適用于背投方式的放大比例投影源全息投影。

實施例3

在實施例2的基礎上，如圖3所示，所述聚光投影屏幕8和所述半反半透鏡2之間還設置有投影鏡頭，投影鏡頭可以是菲涅爾透鏡9或者普通透鏡，實施例3中選用了菲涅爾透鏡9，所述菲涅爾透鏡9的螺紋結構面位于靠近成像光路一側。

其中，聚光投影屏幕8的螺紋結構面向上；菲涅爾透鏡9的螺紋結構面向下，且其焦點與凹面鏡1焦點重合；聚光投影屏幕8及菲涅爾透鏡9的曲率與凹面鏡1曲率相同或者相近。

本實施例3通過菲涅爾透鏡9與凹面鏡1焦點重合將凹面鏡1焦點光線放大，并轉換為平行光，通過聚光投影屏幕8將平行光再次聚焦于屏幕上方，此時可以看到放大的全息影像5。本實施例提供的全息投影儀，適用于背投方式的放大比例投影源全息投影。

實施例4

在實施例2的基礎上，如圖4所示，所述聚光投影屏幕8和所述半反半透鏡2之間還設置有菲涅爾透鏡9，所述菲涅爾透鏡9的螺紋結構面位于靠近成像光路一側。特別地，所述菲涅爾透鏡9的焦點與所述凹面鏡1的焦點重合；所述聚光投影屏幕8螺紋結構面上設置有鏡面涂層，且其螺紋結構面為負菲涅爾透鏡螺紋結構面，在所述聚光投影屏幕8的焦點處形成所述投影源3的全息影像5。

其中，在所述凹面鏡1和所述聚光投影屏幕8的成像光路上可以選擇放置投影鏡頭。投影鏡頭可以是菲涅爾透鏡或者普通透鏡，圖4中選用了菲涅爾透鏡。

其中，所述投影鏡頭可以由一個或多個的同一種或多種透鏡組成。

本實施例4通過菲涅爾透鏡9與凹面鏡1焦點重合將凹面鏡1焦點光線放大，并轉換為平行光，通過聚光投影屏幕8將平行光再次聚焦于屏幕下方，此時可以看到放大的全息影像5。本實施例提供的全息投影儀，適用于投影儀與屏幕分離的正投放大比例投影源全息投影。

雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實施例對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬于本發(fā)明要求保護的范圍。